3eba90d9678b8cd843688f5e00b3648731726fc8
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2009 Marco Costalba
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45 using std::cout;
46 using std::endl;
47
48 ////
49 //// Local definitions
50 ////
51
52 namespace {
53
54   /// Types
55
56
57   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
58   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
59   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
60   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
61
62   class ThreadsManager {
63     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
64        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
65        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
66     */
67   public:
68     void init_threads();
69     void exit_threads();
70
71     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
72     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
73     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
74     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
75
76     void resetNodeCounters();
77     void resetBetaCounters();
78     int64_t nodes_searched() const;
79     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
80     bool available_thread_exists(int master) const;
81     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
82     bool thread_should_stop(int threadID) const;
83     void wake_sleeping_threads();
84     void put_threads_to_sleep();
85     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp);
86     bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
87                Depth depth, bool mateThreat, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode);
88
89   private:
90     friend void poll(SearchStack ss[], int ply);
91
92     int ActiveThreads;
93     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
94     Thread threads[MAX_THREADS];
95     SplitPoint SplitPointStack[MAX_THREADS][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
96
97     Lock MPLock, WaitLock;
98
99 #if !defined(_MSC_VER)
100     pthread_cond_t WaitCond;
101 #else
102     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
103 #endif
104
105   };
106
107
108   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
109   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
110   // in the case of moves which fail low).
111
112   struct RootMove {
113
114     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
115
116     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
117     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
118     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
119     // have equal score but m1 has the higher node count.
120     bool operator<(const RootMove& m) const {
121
122         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
123     }
124
125     Move move;
126     Value score;
127     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
128     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
129   };
130
131
132   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
133   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
134
135   class RootMoveList {
136
137   public:
138     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
139
140     int move_count() const { return count; }
141     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
142     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
143     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
144     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
145     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
146
147     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
148     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
149     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
150     void sort();
151     void sort_multipv(int n);
152
153   private:
154     static const int MaxRootMoves = 500;
155     RootMove moves[MaxRootMoves];
156     int count;
157   };
158
159
160   /// Adjustments
161
162   // Step 6. Razoring
163
164   // Maximum depth for razoring
165   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
166
167   // Dynamic razoring margin based on depth
168   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
169
170   // Step 8. Null move search with verification search
171
172   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
173   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
174   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
175
176   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
177   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
178
179   // Step 9. Internal iterative deepening
180
181   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
182   const Depth IIDDepthAtPVNodes = 5 * OnePly;
183   const Depth IIDDepthAtNonPVNodes = 8 * OnePly;
184
185   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
186   // when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
187   const Value IIDMargin = Value(0x100);
188
189   // Step 11. Decide the new search depth
190
191   // Extensions. Configurable UCI options
192   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
193   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
194   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
195
196   // Minimum depth for use of singular extension
197   const Depth SingularExtensionDepthAtPVNodes = 6 * OnePly;
198   const Depth SingularExtensionDepthAtNonPVNodes = 8 * OnePly;
199
200   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
201   // remaining ones we will extend it.
202   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
203
204   // Step 12. Futility pruning
205
206   // Futility margin for quiescence search
207   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
208
209   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
210   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
211   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
212
213   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 0)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
214   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
215
216   // Step 14. Reduced search
217
218   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
219   int8_t    PVReductionMatrix[64][64]; // [depth][moveNumber]
220   int8_t NonPVReductionMatrix[64][64]; // [depth][moveNumber]
221
222   inline Depth    pv_reduction(Depth d, int mn) { return (Depth)    PVReductionMatrix[Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
223   inline Depth nonpv_reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) NonPVReductionMatrix[Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
224
225   // Common adjustments
226
227   // Search depth at iteration 1
228   const Depth InitialDepth = OnePly;
229
230   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
231   // better than the second best move.
232   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
233
234   // Last seconds noise filtering (LSN)
235   const bool UseLSNFiltering = true;
236   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
237   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
238   bool loseOnTime = false;
239
240
241   /// Global variables
242
243   // Iteration counter
244   int Iteration;
245
246   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
247   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
248   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
249
250   // Search window management
251   int AspirationDelta;
252
253   // MultiPV mode
254   int MultiPV;
255
256   // Time managment variables
257   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
258   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
259   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
260   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
261
262   // Show current line?
263   bool ShowCurrentLine;
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   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
287   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove = MOVE_NONE);
288   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
289   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
290   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
291   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
292   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
293   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
294   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
295   bool value_is_mate(Value value);
296   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
297   Depth extension(const Position&, Move, bool, bool, bool, bool, bool, bool*);
298   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
299   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
300   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
301   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
302   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
303   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
304   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
305
306   int current_search_time();
307   int nps();
308   void poll(SearchStack ss[], int ply);
309   void ponderhit();
310   void wait_for_stop_or_ponderhit();
311   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
312   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value);
313
314 #if !defined(_MSC_VER)
315   void *init_thread(void *threadID);
316 #else
317   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
318 #endif
319
320 }
321
322
323 ////
324 //// Functions
325 ////
326
327 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
328 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
329
330 void init_threads() { TM.init_threads(); }
331 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
332 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
333
334
335 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
336 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
337
338 int perft(Position& pos, Depth depth)
339 {
340     StateInfo st;
341     Move move;
342     int sum = 0;
343     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
344
345     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
346     // the moves, just to count them.
347     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
348     {
349         while (mp.get_next_move()) sum++;
350         return sum;
351     }
352
353     // Loop through all legal moves
354     CheckInfo ci(pos);
355     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
356     {
357         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
358         sum += perft(pos, depth - OnePly);
359         pos.undo_move(move);
360     }
361     return sum;
362 }
363
364
365 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
366 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
367 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
368 /// when a quit command is received during the search.
369
370 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
371            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
372            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
373
374   // Initialize global search variables
375   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
376   NodesSincePoll = 0;
377   TM.resetNodeCounters();
378   SearchStartTime = get_system_time();
379   ExactMaxTime = maxTime;
380   MaxDepth = maxDepth;
381   MaxNodes = maxNodes;
382   InfiniteSearch = infinite;
383   PonderSearch = ponder;
384   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
385
386   // Look for a book move, only during games, not tests
387   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
388   {
389       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
390           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
391
392       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
393       if (bookMove != MOVE_NONE)
394       {
395           if (PonderSearch)
396               wait_for_stop_or_ponderhit();
397
398           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
399           return true;
400       }
401   }
402
403   // Reset loseOnTime flag at the beginning of a new game
404   if (button_was_pressed("New Game"))
405       loseOnTime = false;
406
407   // Read UCI option values
408   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
409   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
410       TT.clear();
411
412   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
413   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
414   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
415   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
416   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
417   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
418   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
419   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
420   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
421   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
422   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
423   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
424
425   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
426   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
427   ShowCurrentLine         = get_option_value_bool("UCI_ShowCurrLine");
428   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
429   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
430   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
431
432   if (UseLogFile)
433       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
434
435   read_weights(pos.side_to_move());
436
437   // Set the number of active threads
438   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
439   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
440   {
441       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
442       init_eval(TM.active_threads());
443       // HACK: init_eval() destroys the static castleRightsMask[] array in the
444       // Position class. The below line repairs the damage.
445       Position p(pos.to_fen());
446       assert(pos.is_ok());
447   }
448
449   // Wake up sleeping threads
450   TM.wake_sleeping_threads();
451
452   // Set thinking time
453   int myTime = time[side_to_move];
454   int myIncrement = increment[side_to_move];
455   if (UseTimeManagement)
456   {
457       if (!movesToGo) // Sudden death time control
458       {
459           if (myIncrement)
460           {
461               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
462               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
463           }
464           else // Blitz game without increment
465           {
466               MaxSearchTime = myTime / 30;
467               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
468           }
469       }
470       else // (x moves) / (y minutes)
471       {
472           if (movesToGo == 1)
473           {
474               MaxSearchTime = myTime / 2;
475               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
476           }
477           else
478           {
479               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
480               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
481           }
482       }
483
484       if (get_option_value_bool("Ponder"))
485       {
486           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
487           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
488       }
489   }
490
491   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
492   // heavy time pressure.
493   if (MaxNodes)
494       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
495   else if (myTime && myTime < 1000)
496       NodesBetweenPolls = 1000;
497   else if (myTime && myTime < 5000)
498       NodesBetweenPolls = 5000;
499   else
500       NodesBetweenPolls = 30000;
501
502   // Write search information to log file
503   if (UseLogFile)
504       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
505               << "infinite: "  << infinite
506               << " ponder: "   << ponder
507               << " time: "     << myTime
508               << " increment: " << myIncrement
509               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
510
511   // LSN filtering. Used only for developing purposes, disabled by default
512   if (   UseLSNFiltering
513       && loseOnTime)
514   {
515       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
516        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
517            /* wait here */;
518   }
519
520   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
521   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
522
523   if (UseLSNFiltering)
524   {
525       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
526       // decide to lose on time.
527       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
528           && myTime < LSNTime
529           && myIncrement == 0
530           && movesToGo == 0
531           && v < -LSNValue)
532       {
533           loseOnTime = true;
534       }
535       else if (loseOnTime)
536       {
537           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
538           loseOnTime = false;
539       }
540   }
541
542   if (UseLogFile)
543       LogFile.close();
544
545   TM.put_threads_to_sleep();
546
547   return !Quit;
548 }
549
550
551 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
552
553 void init_search() {
554
555   // Init our reduction lookup tables
556   for (int i = 1; i < 64; i++) // i == depth (OnePly = 1)
557       for (int j = 1; j < 64; j++) // j == moveNumber
558       {
559           double    pvRed = 0.5 + log(double(i)) * log(double(j)) / 6.0;
560           double nonPVRed = 0.5 + log(double(i)) * log(double(j)) / 3.0;
561           PVReductionMatrix[i][j]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
562           NonPVReductionMatrix[i][j] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
563       }
564
565   // Init futility margins array
566   for (int i = 0; i < 16; i++) // i == depth (OnePly = 2)
567       for (int j = 0; j < 64; j++) // j == moveNumber
568       {
569           // FIXME: test using log instead of BSR
570           FutilityMarginsMatrix[i][j] = (i < 2 ? 0 : 112 * bitScanReverse32(i * i / 2)) - 8 * j;
571       }
572
573   // Init futility move count array
574   for (int i = 0; i < 32; i++) // i == depth (OnePly = 2)
575       FutilityMoveCountArray[i] = 3 + (1 << (3 * i / 8));
576 }
577
578
579 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
580 // new search from the root.
581 void SearchStack::init(int ply) {
582
583   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
584   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
585   reduction = Depth(0);
586   eval = VALUE_NONE;
587 }
588
589 void SearchStack::initKillers() {
590
591   mateKiller = MOVE_NONE;
592   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
593       killers[i] = MOVE_NONE;
594 }
595
596 namespace {
597
598   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
599   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
600   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
601   // reached.
602
603   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
604
605     Position p(pos);
606     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
607     Move EasyMove = MOVE_NONE;
608     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
609
610     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
611     RootMoveList rml(p, searchMoves);
612
613     // Handle special case of searching on a mate/stale position
614     if (rml.move_count() == 0)
615     {
616         if (PonderSearch)
617             wait_for_stop_or_ponderhit();
618
619         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
620     }
621
622     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
623     // so to output information also for iteration 1.
624     cout << "info depth " << 1
625          << "\ninfo depth " << 1
626          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
627          << " time " << current_search_time()
628          << " nodes " << TM.nodes_searched()
629          << " nps " << nps()
630          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
631
632     // Initialize
633     TT.new_search();
634     H.clear();
635     init_ss_array(ss);
636     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
637     Iteration = 1;
638
639     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
640     if (   rml.move_count() == 1
641         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
642         EasyMove = rml.get_move(0);
643
644     // Iterative deepening loop
645     while (Iteration < PLY_MAX)
646     {
647         // Initialize iteration
648         Iteration++;
649         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
650         if (Iteration <= 5)
651             ExtraSearchTime = 0;
652
653         cout << "info depth " << Iteration << endl;
654
655         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
656         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
657         {
658             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
659             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
660
661             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
662             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
663
664             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
665             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
666         }
667
668         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
669         value = root_search(p, ss, rml, &alpha, &beta);
670
671         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
672         // been overwritten during the search.
673         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
674
675         if (AbortSearch)
676             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
677
678         //Save info about search result
679         ValueByIteration[Iteration] = value;
680
681         // Drop the easy move if differs from the new best move
682         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
683             EasyMove = MOVE_NONE;
684
685         if (UseTimeManagement)
686         {
687             // Time to stop?
688             bool stopSearch = false;
689
690             // Stop search early if there is only a single legal move,
691             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
692             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
693                 stopSearch = true;
694
695             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
696             if (  Iteration >= 6
697                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
698                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
699                 stopSearch = true;
700
701             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
702             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
703             if (   Iteration >= 8
704                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
705                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
706                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
707                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
708                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
709                 stopSearch = true;
710
711             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
712             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
713                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
714                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
715
716             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
717             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
718             // move at the next iteration anyway.
719             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
720                 stopSearch = true;
721
722             if (stopSearch)
723             {
724                 if (PonderSearch)
725                     StopOnPonderhit = true;
726                 else
727                     break;
728             }
729         }
730
731         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
732             break;
733     }
734
735     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
736     // best move before we are told to do so.
737     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
738         wait_for_stop_or_ponderhit();
739     else
740         // Print final search statistics
741         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
742              << " nps " << nps()
743              << " time " << current_search_time()
744              << " hashfull " << TT.full() << endl;
745
746     // Print the best move and the ponder move to the standard output
747     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
748     {
749         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
750         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
751     }
752
753     assert(ss[0].pv[0] != MOVE_NONE);
754
755     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
756
757     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
758         cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
759
760     cout << endl;
761
762     if (UseLogFile)
763     {
764         if (dbg_show_mean)
765             dbg_print_mean(LogFile);
766
767         if (dbg_show_hit_rate)
768             dbg_print_hit_rate(LogFile);
769
770         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
771                 << "\nNodes/second: " << nps()
772                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]);
773
774         StateInfo st;
775         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
776         LogFile << "\nPonder move: "
777                 << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
778                 << endl;
779     }
780     return rml.get_move_score(0);
781   }
782
783
784   // root_search() is the function which searches the root node. It is
785   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
786   // scheme, prints some information to the standard output and handles
787   // the fail low/high loops.
788
789   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
790
791     EvalInfo ei;
792     StateInfo st;
793     int64_t nodes;
794     Move move;
795     Depth depth, ext, newDepth;
796     Value value, alpha, beta;
797     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
798     int researchCount = 0;
799     alpha = *alphaPtr;
800     beta = *betaPtr;
801     CheckInfo ci(pos);
802     isCheck = pos.is_check();
803
804     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, but I can see no good reason for this, FIXME)
805     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root, because we do not initialize root node)
806     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
807     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
808
809     // Step 5. Evaluate the position statically
810     // At root we do this only to get reference value for child nodes
811     if (!isCheck)
812         ss[0].eval = evaluate(pos, ei, 0);
813     else
814         ss[0].eval = VALUE_NONE; // HACK because we do not initialize root node
815
816     // Step 6. Razoring (omitted at root)
817     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
818     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
819     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
820
821     // Step extra. Fail low loop
822     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
823     // with bigger window until we are not failing low anymore.
824     while (1)
825     {
826         // Sort the moves before to (re)search
827         rml.sort();
828
829         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
830         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
831         {
832             // This is used by time management
833             FirstRootMove = (i == 0);
834
835             // Save the current node count before the move is searched
836             nodes = TM.nodes_searched();
837
838             // Reset beta cut-off counters
839             TM.resetBetaCounters();
840
841             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
842             // the standard output.
843             move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
844
845             if (current_search_time() >= 1000)
846                 cout << "info currmove " << move
847                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
848
849             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
850             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
851
852             // Step 11. Decide the new search depth
853             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
854             ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
855             newDepth = depth + ext;
856
857             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
858
859             // Step extra. Fail high loop
860             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
861             // high anymore.
862             value = - VALUE_INFINITE;
863
864             while (1)
865             {
866                 // Step 13. Make the move
867                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
868
869                 // Step extra. pv search
870                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
871                 // and for fail high research (value > alpha)
872                 if (i < MultiPV || value > alpha)
873                 {
874                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
875                     if (MultiPV > 1)
876                         alpha = -VALUE_INFINITE;
877
878                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
879                     value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
880                 }
881                 else
882                 {
883                     // Step 14. Reduced search
884                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
885                     bool doFullDepthSearch = true;
886
887                     if (    depth >= 3 * OnePly
888                         && !dangerous
889                         && !captureOrPromotion
890                         && !move_is_castle(move))
891                     {
892                         ss[0].reduction = pv_reduction(depth, i - MultiPV + 2);
893                         if (ss[0].reduction)
894                         {
895                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
896                             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[0].reduction, 1, true, 0);
897                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
898                         }
899                     }
900
901                     // Step 15. Full depth search
902                     if (doFullDepthSearch)
903                     {
904                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
905                         ss[0].reduction = Depth(0);
906                         value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
907
908                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
909                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
910                         if (value > alpha)
911                             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
912                     }
913                 }
914
915                 // Step 16. Undo move
916                 pos.undo_move(move);
917
918                 // Can we exit fail high loop ?
919                 if (AbortSearch || value < beta)
920                     break;
921
922                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
923                 // the score before research in case we run out of time while researching.
924                 rml.set_move_score(i, value);
925                 update_pv(ss, 0);
926                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
927                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
928
929                 // Print information to the standard output
930                 print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
931
932                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
933                 researchCount++;
934                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCount), VALUE_INFINITE);
935
936             } // End of fail high loop
937
938             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
939             // was aborted because the user interrupted the search or because we
940             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
941             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
942             // move and/or PV.
943             if (AbortSearch)
944                 break;
945
946             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
947             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
948             int64_t our, their;
949             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
950             rml.set_beta_counters(i, our, their);
951             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
952
953             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
954             assert(value < beta);
955
956             // Step 17. Check for new best move
957             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
958                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
959             else
960             {
961                 // PV move or new best move!
962
963                 // Update PV
964                 rml.set_move_score(i, value);
965                 update_pv(ss, 0);
966                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
967                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
968
969                 if (MultiPV == 1)
970                 {
971                     // We record how often the best move has been changed in each
972                     // iteration. This information is used for time managment: When
973                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
974                     if (i > 0)
975                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
976
977                     // Print information to the standard output
978                     print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
979
980                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
981                     if (value > alpha)
982                         alpha = value;
983                 }
984                 else // MultiPV > 1
985                 {
986                     rml.sort_multipv(i);
987                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
988                     {
989                         cout << "info multipv " << j + 1
990                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
991                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
992                              << " time " << current_search_time()
993                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
994                              << " nps " << nps()
995                              << " pv ";
996
997                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
998                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
999
1000                         cout << endl;
1001                     }
1002                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
1003                 }
1004             } // PV move or new best move
1005
1006             assert(alpha >= *alphaPtr);
1007
1008             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
1009
1010             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
1011                 StopOnPonderhit = false;
1012         }
1013
1014         // Can we exit fail low loop ?
1015         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
1016             break;
1017
1018         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1019         researchCount++;
1020         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCount), -VALUE_INFINITE);
1021
1022     } // Fail low loop
1023
1024     // Sort the moves before to return
1025     rml.sort();
1026
1027     return alpha;
1028   }
1029
1030
1031   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1032
1033   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1034                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1035
1036     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1037     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1038     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1039     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1040
1041     Move movesSearched[256];
1042     EvalInfo ei;
1043     StateInfo st;
1044     const TTEntry* tte;
1045     Move ttMove, move;
1046     Depth ext, newDepth;
1047     Value bestValue, value, oldAlpha;
1048     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1049     bool mateThreat = false;
1050     int moveCount = 0;
1051     bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1052
1053     if (depth < OnePly)
1054         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1055
1056     // Step 1. Initialize node and poll
1057     // Polling can abort search.
1058     init_node(ss, ply, threadID);
1059
1060     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1061     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1062         return Value(0);
1063
1064     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1065         return VALUE_DRAW;
1066
1067     // Step 3. Mate distance pruning
1068     oldAlpha = alpha;
1069     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1070     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1071     if (alpha >= beta)
1072         return alpha;
1073
1074     // Step 4. Transposition table lookup
1075     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1076     // This is to avoid problems in the following areas:
1077     //
1078     // * Repetition draw detection
1079     // * Fifty move rule detection
1080     // * Searching for a mate
1081     // * Printing of full PV line
1082     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1083     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1084
1085     // Step 5. Evaluate the position statically
1086     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1087     isCheck = pos.is_check();
1088     if (!isCheck)
1089     {
1090         ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1091         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1092     }
1093
1094     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1095     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1096     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1097
1098     // Step 9. Internal iterative deepening
1099     if (   depth >= IIDDepthAtPVNodes
1100         && ttMove == MOVE_NONE)
1101     {
1102         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1103         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1104         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1105     }
1106
1107     // Step 10. Loop through moves
1108     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1109
1110     // Initialize a MovePicker object for the current position
1111     mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1112     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1113     CheckInfo ci(pos);
1114
1115     while (   alpha < beta
1116            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1117            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1118     {
1119       assert(move_is_ok(move));
1120
1121       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1122       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1123       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1124
1125       // Step 11. Decide the new search depth
1126       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1127
1128       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1129       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1130       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1131       if (   depth >= SingularExtensionDepthAtPVNodes
1132           && tte
1133           && move == tte->move()
1134           && ext < OnePly
1135           && is_lower_bound(tte->type())
1136           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1137       {
1138           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1139
1140           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1141           {
1142               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingularExtensionMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1143
1144               if (excValue < ttValue - SingularExtensionMargin)
1145                   ext = OnePly;
1146           }
1147       }
1148
1149       newDepth = depth - OnePly + ext;
1150
1151       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1152       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1153
1154       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1155
1156       // Step 13. Make the move
1157       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1158
1159       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1160       // The first move in list is the expected PV
1161       if (moveCount == 1)
1162           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1163       else
1164       {
1165         // Step 14. Reduced search
1166         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1167         bool doFullDepthSearch = true;
1168
1169         if (    depth >= 3 * OnePly
1170             && !dangerous
1171             && !captureOrPromotion
1172             && !move_is_castle(move)
1173             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1174         {
1175             ss[ply].reduction = pv_reduction(depth, moveCount);
1176             if (ss[ply].reduction)
1177             {
1178                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1179                 doFullDepthSearch = (value > alpha);
1180             }
1181         }
1182
1183         // Step 15. Full depth search
1184         if (doFullDepthSearch)
1185         {
1186             ss[ply].reduction = Depth(0);
1187             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1188
1189             // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1190             if (value > alpha && value < beta)
1191                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1192         }
1193       }
1194
1195       // Step 16. Undo move
1196       pos.undo_move(move);
1197
1198       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1199
1200       // Step 17. Check for new best move
1201       if (value > bestValue)
1202       {
1203           bestValue = value;
1204           if (value > alpha)
1205           {
1206               alpha = value;
1207               update_pv(ss, ply);
1208               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1209                   ss[ply].mateKiller = move;
1210           }
1211       }
1212
1213       // Step 18. Check for split
1214       if (   TM.active_threads() > 1
1215           && bestValue < beta
1216           && depth >= MinimumSplitDepth
1217           && Iteration <= 99
1218           && TM.available_thread_exists(threadID)
1219           && !AbortSearch
1220           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1221           && TM.split(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue,
1222                       depth, mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, true))
1223           break;
1224     }
1225
1226     // Step 19. Check for mate and stalemate
1227     // All legal moves have been searched and if there were
1228     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1229     if (moveCount == 0)
1230         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1231
1232     // Step 20. Update tables
1233     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1234     // history counters, and killer moves.
1235     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1236         return bestValue;
1237
1238     if (bestValue <= oldAlpha)
1239         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1240
1241     else if (bestValue >= beta)
1242     {
1243         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1244         move = ss[ply].pv[ply];
1245         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1246         {
1247             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1248             update_killers(move, ss[ply]);
1249         }
1250         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1251     }
1252     else
1253         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1254
1255     return bestValue;
1256   }
1257
1258
1259   // search() is the search function for zero-width nodes.
1260
1261   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1262                int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1263
1264     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1265     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1266     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1267
1268     Move movesSearched[256];
1269     EvalInfo ei;
1270     StateInfo st;
1271     const TTEntry* tte;
1272     Move ttMove, move;
1273     Depth ext, newDepth;
1274     Value bestValue, refinedValue, nullValue, value, futilityValueScaled;
1275     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1276     bool mateThreat = false;
1277     int moveCount = 0;
1278     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1279
1280     if (depth < OnePly)
1281         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1282
1283     // Step 1. Initialize node and poll
1284     // Polling can abort search.
1285     init_node(ss, ply, threadID);
1286
1287     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1288     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1289         return Value(0);
1290
1291     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1292         return VALUE_DRAW;
1293
1294     // Step 3. Mate distance pruning
1295     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1296         return beta;
1297
1298     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1299         return beta - 1;
1300
1301     // Step 4. Transposition table lookup
1302
1303     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1304     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1305     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1306
1307     tte = TT.retrieve(posKey);
1308     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1309
1310     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1311     {
1312         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1313         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1314     }
1315
1316     // Step 5. Evaluate the position statically
1317     isCheck = pos.is_check();
1318
1319     if (!isCheck)
1320     {
1321         if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1322             ss[ply].eval = value_from_tt(tte->value(), ply);
1323         else
1324             ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1325
1326         refinedValue = refine_eval(tte, ss[ply].eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1327         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1328     }
1329
1330     // Step 6. Razoring
1331     if (   !value_is_mate(beta)
1332         && !isCheck
1333         && depth < RazorDepth
1334         && refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1335         && ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1336         && ttMove == MOVE_NONE
1337         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1338     {
1339         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1340         Value v = qsearch(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1341         if (v < rbeta)
1342             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1343             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1344             return v;
1345     }
1346
1347     // Step 7. Static null move pruning
1348     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1349     // the score by more than fuility_margin(depth) if we do a null move.
1350     if (  !isCheck
1351         && allowNullmove
1352         && depth < RazorDepth
1353         && refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta)
1354         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1355
1356     // Step 8. Null move search with verification search
1357     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1358     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1359     // NullMoveMargin under beta.
1360     if (    allowNullmove
1361         &&  depth > OnePly
1362         && !isCheck
1363         && !value_is_mate(beta)
1364         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1365         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0))
1366     {
1367         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1368
1369         pos.do_null_move(st);
1370
1371         // Null move dynamic reduction based on depth
1372         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1373
1374         // Null move dynamic reduction based on value
1375         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1376             R++;
1377
1378         nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1379
1380         pos.undo_null_move();
1381
1382         if (nullValue >= beta)
1383         {
1384             if (depth < 6 * OnePly)
1385                 return beta;
1386
1387             // Do zugzwang verification search
1388             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1389             if (v >= beta)
1390                 return beta;
1391         } else {
1392             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1393             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1394             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1395             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1396             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1397             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1398             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1399                 mateThreat = true;
1400
1401             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1402             if (   depth < ThreatDepth
1403                 && ss[ply - 1].reduction
1404                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1405                 return beta - 1;
1406         }
1407     }
1408
1409     // Step 9. Internal iterative deepening
1410     if (   depth >= IIDDepthAtNonPVNodes
1411         && ttMove == MOVE_NONE
1412         && !isCheck
1413         && ss[ply].eval >= beta - IIDMargin)
1414     {
1415         search(pos, ss, beta, depth/2, ply, false, threadID);
1416         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1417         tte = TT.retrieve(posKey);
1418     }
1419
1420     // Step 10. Loop through moves
1421     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1422
1423     // Initialize a MovePicker object for the current position
1424     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply], beta);
1425     CheckInfo ci(pos);
1426
1427     while (   bestValue < beta
1428            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1429            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1430     {
1431       assert(move_is_ok(move));
1432
1433       if (move == excludedMove)
1434           continue;
1435
1436       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1437       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1438       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1439
1440       // Step 11. Decide the new search depth
1441       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1442
1443       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1444       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1445       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1446       if (   depth >= SingularExtensionDepthAtNonPVNodes
1447           && tte
1448           && move == tte->move()
1449           && !excludedMove // Do not allow recursive single-reply search
1450           && ext < OnePly
1451           && is_lower_bound(tte->type())
1452           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1453       {
1454           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1455
1456           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1457           {
1458               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingularExtensionMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1459
1460               if (excValue < ttValue - SingularExtensionMargin)
1461                   ext = OnePly;
1462           }
1463       }
1464
1465       newDepth = depth - OnePly + ext;
1466
1467       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1468       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1469
1470       // Step 12. Futility pruning
1471       if (   !isCheck
1472           && !dangerous
1473           && !captureOrPromotion
1474           && !move_is_castle(move)
1475           &&  move != ttMove)
1476       {
1477           // Move count based pruning
1478           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1479               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1480               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1481               continue;
1482
1483           // Value based pruning
1484           Depth predictedDepth = newDepth - nonpv_reduction(depth, moveCount); // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly
1485           futilityValueScaled =  ss[ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1486                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move)) + 45;
1487
1488           if (futilityValueScaled < beta)
1489           {
1490               if (futilityValueScaled > bestValue)
1491                   bestValue = futilityValueScaled;
1492               continue;
1493           }
1494       }
1495
1496       // Step 13. Make the move
1497       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1498
1499       // Step 14. Reduced search
1500       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1501       bool doFullDepthSearch = true;
1502
1503       if (    depth >= 3*OnePly
1504           && !dangerous
1505           && !captureOrPromotion
1506           && !move_is_castle(move)
1507           && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1508       {
1509           ss[ply].reduction = nonpv_reduction(depth, moveCount);
1510           if (ss[ply].reduction)
1511           {
1512               value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1513               doFullDepthSearch = (value >= beta);
1514           }
1515       }
1516
1517       // Step 15. Full depth search
1518       if (doFullDepthSearch)
1519       {
1520           ss[ply].reduction = Depth(0);
1521           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1522       }
1523
1524       // Step 16. Undo move
1525       pos.undo_move(move);
1526
1527       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1528
1529       // Step 17. Check for new best move
1530       if (value > bestValue)
1531       {
1532           bestValue = value;
1533           if (value >= beta)
1534               update_pv(ss, ply);
1535
1536           if (value == value_mate_in(ply + 1))
1537               ss[ply].mateKiller = move;
1538       }
1539
1540       // Step 18. Check for split
1541       if (   TM.active_threads() > 1
1542           && bestValue < beta
1543           && depth >= MinimumSplitDepth
1544           && Iteration <= 99
1545           && TM.available_thread_exists(threadID)
1546           && !AbortSearch
1547           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1548           && TM.split(pos, ss, ply, NULL, beta, &bestValue,
1549                       depth, mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, false))
1550           break;
1551     }
1552
1553     // Step 19. Check for mate and stalemate
1554     // All legal moves have been searched and if there were
1555     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1556     // If one move was excluded return fail low.
1557     if (!moveCount)
1558         return excludedMove ? beta - 1 : (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1559
1560     // Step 20. Update tables
1561     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1562     // history counters, and killer moves.
1563     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1564         return bestValue;
1565
1566     if (bestValue < beta)
1567         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1568     else
1569     {
1570         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1571         move = ss[ply].pv[ply];
1572         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1573         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1574         {
1575             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1576             update_killers(move, ss[ply]);
1577         }
1578
1579     }
1580
1581     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1582
1583     return bestValue;
1584   }
1585
1586
1587   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1588   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1589   // less than OnePly).
1590
1591   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1592                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1593
1594     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1595     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1596     assert(depth <= 0);
1597     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1598     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1599
1600     EvalInfo ei;
1601     StateInfo st;
1602     Move ttMove, move;
1603     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1604     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1605     const TTEntry* tte = NULL;
1606     int moveCount = 0;
1607     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1608     Value oldAlpha = alpha;
1609
1610     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1611     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1612     init_node(ss, ply, threadID);
1613
1614     // After init_node() that calls poll()
1615     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1616         return Value(0);
1617
1618     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1619         return VALUE_DRAW;
1620
1621     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1622     // pruning, but only for move ordering.
1623     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1624     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1625
1626     if (!pvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1627     {
1628         assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1629
1630         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1631         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1632     }
1633
1634     isCheck = pos.is_check();
1635
1636     // Evaluate the position statically
1637     if (isCheck)
1638         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1639     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1640         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1641     else
1642         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1643
1644     if (!isCheck)
1645     {
1646         ss[ply].eval = staticValue;
1647         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1648     }
1649
1650     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1651     // at least beta.
1652     bestValue = staticValue;
1653
1654     if (bestValue >= beta)
1655     {
1656         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1657         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] == 0)
1658             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1659
1660         return bestValue;
1661     }
1662
1663     if (bestValue > alpha)
1664         alpha = bestValue;
1665
1666     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1667     bool deepChecks = depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8;
1668
1669     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1670     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1671     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1672     // and we are near beta) will be generated.
1673     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1674     CheckInfo ci(pos);
1675     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1676     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.futilityMargin[pos.side_to_move()];
1677
1678     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1679     // occurs.
1680     while (   alpha < beta
1681            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1682     {
1683       assert(move_is_ok(move));
1684
1685       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1686
1687       // Update current move
1688       moveCount++;
1689       ss[ply].currentMove = move;
1690
1691       // Futility pruning
1692       if (   enoughMaterial
1693           && !isCheck
1694           && !pvNode
1695           && !moveIsCheck
1696           &&  move != ttMove
1697           && !move_is_promotion(move)
1698           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1699       {
1700           futilityValue =  futilityBase
1701                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1702                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1703
1704           if (futilityValue < alpha)
1705           {
1706               if (futilityValue > bestValue)
1707                   bestValue = futilityValue;
1708               continue;
1709           }
1710       }
1711
1712       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1713       evasionPrunable =   isCheck
1714                        && bestValue != -VALUE_INFINITE
1715                        && !pos.move_is_capture(move)
1716                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1717                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1718
1719       // Don't search moves with negative SEE values
1720       if (   (!isCheck || evasionPrunable)
1721           && !pvNode
1722           &&  move != ttMove
1723           && !move_is_promotion(move)
1724           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1725           continue;
1726
1727       // Make and search the move
1728       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1729       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1730       pos.undo_move(move);
1731
1732       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1733
1734       // New best move?
1735       if (value > bestValue)
1736       {
1737           bestValue = value;
1738           if (value > alpha)
1739           {
1740               alpha = value;
1741               update_pv(ss, ply);
1742           }
1743        }
1744     }
1745
1746     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1747     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1748     if (!moveCount && pos.is_check()) // Mate!
1749         return value_mated_in(ply);
1750
1751     // Update transposition table
1752     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1753     if (bestValue <= oldAlpha)
1754     {
1755         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1756         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1757         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1758         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1759     }
1760     else if (bestValue >= beta)
1761     {
1762         move = ss[ply].pv[ply];
1763         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1764
1765         // Update killers only for good checking moves
1766         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1767             update_killers(move, ss[ply]);
1768     }
1769     else
1770         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss[ply].pv[ply]);
1771
1772     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1773
1774     return bestValue;
1775   }
1776
1777
1778   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1779   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1780   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1781   // table, done a null move search, and searched the first move before
1782   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1783   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1784   // care of after we return from the split point.
1785
1786   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1787
1788     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1789     assert(TM.active_threads() > 1);
1790
1791     StateInfo st;
1792     Move move;
1793     Depth ext, newDepth;
1794     Value value, futilityValueScaled;
1795     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1796     int moveCount;
1797     value = -VALUE_INFINITE;
1798
1799     Position pos(*sp->pos);
1800     CheckInfo ci(pos);
1801     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1802     isCheck = pos.is_check();
1803
1804     // Step 10. Loop through moves
1805     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1806     lock_grab(&(sp->lock));
1807
1808     while (    sp->bestValue < sp->beta
1809            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1810            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1811     {
1812       moveCount = ++sp->moves;
1813       lock_release(&(sp->lock));
1814
1815       assert(move_is_ok(move));
1816
1817       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1818       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1819
1820       // Step 11. Decide the new search depth
1821       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1822       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1823
1824       // Update current move
1825       ss[sp->ply].currentMove = move;
1826
1827       // Step 12. Futility pruning
1828       if (   !isCheck
1829           && !dangerous
1830           && !captureOrPromotion
1831           && !move_is_castle(move))
1832       {
1833           // Move count based pruning
1834           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1835               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
1836               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1837           {
1838               lock_grab(&(sp->lock));
1839               continue;
1840           }
1841
1842           // Value based pruning
1843           Depth predictedDepth = newDepth - nonpv_reduction(sp->depth, moveCount);
1844           futilityValueScaled =  ss[sp->ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1845                                      + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move)) + 45;
1846
1847           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1848           {
1849               lock_grab(&(sp->lock));
1850
1851               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1852                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1853               continue;
1854           }
1855       }
1856
1857       // Step 13. Make the move
1858       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1859
1860       // Step 14. Reduced search
1861       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1862       bool doFullDepthSearch = true;
1863
1864       if (   !dangerous
1865           && !captureOrPromotion
1866           && !move_is_castle(move)
1867           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1868       {
1869           ss[sp->ply].reduction = nonpv_reduction(sp->depth, moveCount);
1870           if (ss[sp->ply].reduction)
1871           {
1872               value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1873               doFullDepthSearch = (value >= sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID));
1874           }
1875       }
1876
1877       // Step 15. Full depth search
1878       if (doFullDepthSearch)
1879       {
1880           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1881           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1882       }
1883
1884       // Step 16. Undo move
1885       pos.undo_move(move);
1886
1887       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1888
1889       // Step 17. Check for new best move
1890       lock_grab(&(sp->lock));
1891
1892       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1893       {
1894           sp->bestValue = value;
1895           if (sp->bestValue >= sp->beta)
1896           {
1897               sp->stopRequest = true;
1898               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1899           }
1900       }
1901     }
1902
1903     /* Here we have the lock still grabbed */
1904
1905     sp->slaves[threadID] = 0;
1906     sp->cpus--;
1907
1908     lock_release(&(sp->lock));
1909   }
1910
1911
1912   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1913   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1914   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1915   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1916   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1917   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
1918   // after we return from the split point.
1919
1920   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
1921
1922     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1923     assert(TM.active_threads() > 1);
1924
1925     StateInfo st;
1926     Move move;
1927     Depth ext, newDepth;
1928     Value value;
1929     bool moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1930     int moveCount;
1931     value = -VALUE_INFINITE;
1932
1933     Position pos(*sp->pos);
1934     CheckInfo ci(pos);
1935     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1936
1937     // Step 10. Loop through moves
1938     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1939     lock_grab(&(sp->lock));
1940
1941     while (    sp->alpha < sp->beta
1942            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1943            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1944     {
1945       moveCount = ++sp->moves;
1946       lock_release(&(sp->lock));
1947
1948       assert(move_is_ok(move));
1949
1950       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1951       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1952
1953       // Step 11. Decide the new search depth
1954       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1955       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1956
1957       // Update current move
1958       ss[sp->ply].currentMove = move;
1959
1960       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1961
1962       // Step 13. Make the move
1963       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1964
1965       // Step 14. Reduced search
1966       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1967       bool doFullDepthSearch = true;
1968
1969       if (   !dangerous
1970           && !captureOrPromotion
1971           && !move_is_castle(move)
1972           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1973       {
1974           ss[sp->ply].reduction = pv_reduction(sp->depth, moveCount);
1975           if (ss[sp->ply].reduction)
1976           {
1977               Value localAlpha = sp->alpha;
1978               value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1979               doFullDepthSearch = (value > localAlpha && !TM.thread_should_stop(threadID));
1980           }
1981       }
1982
1983       // Step 15. Full depth search
1984       if (doFullDepthSearch)
1985       {
1986           Value localAlpha = sp->alpha;
1987           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1988           value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1989
1990           if (value > localAlpha && value < sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID))
1991           {
1992               // If another thread has failed high then sp->alpha has been increased
1993               // to be higher or equal then beta, if so, avoid to start a PV search.
1994               localAlpha = sp->alpha;
1995               if (localAlpha < sp->beta)
1996                   value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
1997           }
1998       }
1999
2000       // Step 16. Undo move
2001       pos.undo_move(move);
2002
2003       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
2004
2005       // Step 17. Check for new best move
2006       lock_grab(&(sp->lock));
2007
2008       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
2009       {
2010           sp->bestValue = value;
2011           if (value > sp->alpha)
2012           {
2013               // Ask threads to stop before to modify sp->alpha
2014               if (value >= sp->beta)
2015                   sp->stopRequest = true;
2016
2017               sp->alpha = value;
2018
2019               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
2020               if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
2021                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
2022           }
2023       }
2024     }
2025
2026     /* Here we have the lock still grabbed */
2027
2028     sp->slaves[threadID] = 0;
2029     sp->cpus--;
2030
2031     lock_release(&(sp->lock));
2032   }
2033
2034
2035   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2036   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the
2037   // search stack object corresponding to the current node. Once every
2038   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2039   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2040
2041   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2042
2043     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2044     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
2045
2046     TM.incrementNodeCounter(threadID);
2047
2048     if (threadID == 0)
2049     {
2050         NodesSincePoll++;
2051         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
2052         {
2053             poll(ss, ply);
2054             NodesSincePoll = 0;
2055         }
2056     }
2057     ss[ply].init(ply);
2058     ss[ply + 2].initKillers();
2059   }
2060
2061
2062   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
2063   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
2064   // current node.
2065
2066   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2067
2068     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2069
2070     int p;
2071
2072     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2073
2074     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2075         ss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2076
2077     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2078   }
2079
2080
2081   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
2082   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2083   // the PV at the parent node.
2084
2085   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
2086
2087     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2088
2089     int p;
2090
2091     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2092
2093     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2094         ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2095
2096     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2097   }
2098
2099
2100   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2101   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2102   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
2103   // to be the move that was made to reach the current position, while the
2104   // second move is assumed to be a move from the current position.
2105
2106   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
2107
2108     Square f1, t1, f2, t2;
2109     Piece p;
2110
2111     assert(move_is_ok(m1));
2112     assert(move_is_ok(m2));
2113
2114     if (m2 == MOVE_NONE)
2115         return false;
2116
2117     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
2118     f2 = move_from(m2);
2119     t1 = move_to(m1);
2120     if (f2 == t1)
2121         return true;
2122
2123     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
2124     t2 = move_to(m2);
2125     f1 = move_from(m1);
2126     if (t2 == f1)
2127         return true;
2128
2129     // Case 3: Moving through the vacated square
2130     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
2131         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2132       return true;
2133
2134     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
2135     p = pos.piece_on(t1);
2136     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
2137         return true;
2138
2139     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
2140     if (    piece_is_slider(p)
2141         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
2142         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
2143     {
2144         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
2145         // move is the opposite of the checking piece.
2146         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
2147         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
2148
2149         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
2150             return true;
2151     }
2152     return false;
2153   }
2154
2155
2156   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2157   // eventually compensated for the ply.
2158
2159   bool value_is_mate(Value value) {
2160
2161     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2162
2163     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2164           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2165   }
2166
2167
2168   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2169   // killer moves of that ply.
2170
2171   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2172
2173       const Move* k = ss.killers;
2174       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2175           if (*k == m)
2176               return true;
2177
2178       return false;
2179   }
2180
2181
2182   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2183   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
2184   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2185   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2186   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2187   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2188
2189   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool captureOrPromotion,
2190                   bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2191
2192     assert(m != MOVE_NONE);
2193
2194     Depth result = Depth(0);
2195     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
2196
2197     if (*dangerous)
2198     {
2199         if (moveIsCheck)
2200             result += CheckExtension[pvNode];
2201
2202         if (singleEvasion)
2203             result += SingleEvasionExtension[pvNode];
2204
2205         if (mateThreat)
2206             result += MateThreatExtension[pvNode];
2207     }
2208
2209     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2210     {
2211         Color c = pos.side_to_move();
2212         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2213         {
2214             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2215             *dangerous = true;
2216         }
2217         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2218         {
2219             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2220             *dangerous = true;
2221         }
2222     }
2223
2224     if (   captureOrPromotion
2225         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2226         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2227             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2228         && !move_is_promotion(m)
2229         && !move_is_ep(m))
2230     {
2231         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2232         *dangerous = true;
2233     }
2234
2235     if (   pvNode
2236         && captureOrPromotion
2237         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2238         && pos.see_sign(m) >= 0)
2239     {
2240         result += OnePly/2;
2241         *dangerous = true;
2242     }
2243
2244     return Min(result, OnePly);
2245   }
2246
2247
2248   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2249   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
2250   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2251   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
2252   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
2253   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2254   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2255
2256   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2257
2258     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2259   }
2260
2261
2262   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
2263   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2264   // candidates for pruning.
2265
2266   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2267
2268     assert(move_is_ok(m));
2269     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2270     assert(!pos.move_is_check(m));
2271     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2272     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2273
2274     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2275
2276     // Prune if there isn't any threat move
2277     if (threat == MOVE_NONE)
2278         return true;
2279
2280     mfrom = move_from(m);
2281     mto = move_to(m);
2282     tfrom = move_from(threat);
2283     tto = move_to(threat);
2284
2285     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2286     if (mfrom == tto)
2287         return false;
2288
2289     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2290     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2291     if (   pos.move_is_capture(threat)
2292         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2293             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2294         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2295         return false;
2296
2297     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2298     // prune safe moves which block its ray.
2299     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2300         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2301         && pos.see_sign(m) >= 0)
2302         return false;
2303
2304     return true;
2305   }
2306
2307
2308   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2309   // can be used at a given point in search.
2310
2311   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2312
2313     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2314
2315     return   (   tte->depth() >= depth
2316               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2317               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2318
2319           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2320               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2321   }
2322
2323
2324   // refine_eval() returns the transposition table score if
2325   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2326
2327   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2328
2329       if (!tte)
2330           return defaultEval;
2331
2332       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2333
2334       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2335           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2336           return v;
2337
2338       return defaultEval;
2339   }
2340
2341
2342   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2343   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2344
2345   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2346                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2347
2348     Move m;
2349
2350     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2351
2352     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2353     {
2354         m = movesSearched[i];
2355
2356         assert(m != move);
2357
2358         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2359             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2360     }
2361   }
2362
2363
2364   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2365   // among the killer moves of that ply.
2366
2367   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2368
2369     if (m == ss.killers[0])
2370         return;
2371
2372     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2373         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2374
2375     ss.killers[0] = m;
2376   }
2377
2378
2379   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2380   // the static position evaluation before and after the move.
2381
2382   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2383
2384     if (   m != MOVE_NULL
2385         && before != VALUE_NONE
2386         && after != VALUE_NONE
2387         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2388         && !move_is_castle(m)
2389         && !move_is_promotion(m))
2390         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2391   }
2392
2393
2394   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2395   // since the beginning of the current search.
2396
2397   int current_search_time() {
2398
2399     return get_system_time() - SearchStartTime;
2400   }
2401
2402
2403   // nps() computes the current nodes/second count.
2404
2405   int nps() {
2406
2407     int t = current_search_time();
2408     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2409   }
2410
2411
2412   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2413   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2414   // search.
2415
2416   void poll(SearchStack ss[], int ply) {
2417
2418     static int lastInfoTime;
2419     int t = current_search_time();
2420
2421     //  Poll for input
2422     if (Bioskey())
2423     {
2424         // We are line oriented, don't read single chars
2425         std::string command;
2426
2427         if (!std::getline(std::cin, command))
2428             command = "quit";
2429
2430         if (command == "quit")
2431         {
2432             AbortSearch = true;
2433             PonderSearch = false;
2434             Quit = true;
2435             return;
2436         }
2437         else if (command == "stop")
2438         {
2439             AbortSearch = true;
2440             PonderSearch = false;
2441         }
2442         else if (command == "ponderhit")
2443             ponderhit();
2444     }
2445
2446     // Print search information
2447     if (t < 1000)
2448         lastInfoTime = 0;
2449
2450     else if (lastInfoTime > t)
2451         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2452         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2453         lastInfoTime = 0;
2454
2455     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2456     {
2457         lastInfoTime = t;
2458
2459         if (dbg_show_mean)
2460             dbg_print_mean();
2461
2462         if (dbg_show_hit_rate)
2463             dbg_print_hit_rate();
2464
2465         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2466              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2467
2468         // We only support current line printing in single thread mode
2469         if (ShowCurrentLine && TM.active_threads() == 1)
2470         {
2471             cout << "info currline";
2472             for (int p = 0; p < ply; p++)
2473                 cout << " " << ss[p].currentMove;
2474
2475             cout << endl;
2476         }
2477     }
2478
2479     // Should we stop the search?
2480     if (PonderSearch)
2481         return;
2482
2483     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2484                            && !AspirationFailLow
2485                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2486
2487     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2488                      || stillAtFirstMove;
2489
2490     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2491         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2492         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2493         AbortSearch = true;
2494   }
2495
2496
2497   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2498   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2499   // it correctly predicted the opponent's move.
2500
2501   void ponderhit() {
2502
2503     int t = current_search_time();
2504     PonderSearch = false;
2505
2506     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2507                            && !AspirationFailLow
2508                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2509
2510     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2511                      || stillAtFirstMove;
2512
2513     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2514         AbortSearch = true;
2515   }
2516
2517
2518   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2519
2520   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2521
2522     for (int i = 0; i < 3; i++)
2523     {
2524         ss[i].init(i);
2525         ss[i].initKillers();
2526     }
2527   }
2528
2529
2530   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2531   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2532   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2533   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2534   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2535   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2536
2537   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2538
2539     std::string command;
2540
2541     while (true)
2542     {
2543         if (!std::getline(std::cin, command))
2544             command = "quit";
2545
2546         if (command == "quit")
2547         {
2548             Quit = true;
2549             break;
2550         }
2551         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2552             break;
2553     }
2554   }
2555
2556
2557   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2558   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2559
2560   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2561
2562     cout << "info depth " << Iteration
2563          << " score " << value_to_string(value)
2564          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
2565             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
2566          << " time "  << current_search_time()
2567          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2568          << " nps "   << nps()
2569          << " pv ";
2570
2571     for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
2572         cout << ss[0].pv[j] << " ";
2573
2574     cout << endl;
2575
2576     if (UseLogFile)
2577     {
2578         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
2579             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
2580
2581         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2582                              TM.nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
2583     }
2584   }
2585
2586
2587   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2588   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2589   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2590   // threads and one for Windows threads.
2591
2592 #if !defined(_MSC_VER)
2593
2594   void* init_thread(void *threadID) {
2595
2596     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2597     return NULL;
2598   }
2599
2600 #else
2601
2602   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2603
2604     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2605     return 0;
2606   }
2607
2608 #endif
2609
2610
2611   /// The ThreadsManager class
2612
2613   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2614   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2615   // counters used to sort the moves at root.
2616
2617   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2618
2619     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2620         threads[i].nodes = 0ULL;
2621   }
2622
2623   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2624
2625     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2626         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2627   }
2628
2629   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2630
2631     int64_t result = 0ULL;
2632     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2633         result += threads[i].nodes;
2634
2635     return result;
2636   }
2637
2638   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2639
2640     our = their = 0UL;
2641     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2642     {
2643         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2644         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2645     }
2646   }
2647
2648
2649   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2650   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2651   // object for which the current thread is the master.
2652
2653   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp) {
2654
2655     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2656
2657     while (true)
2658     {
2659         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2660         // master should exit as last one.
2661         if (AllThreadsShouldExit)
2662         {
2663             assert(!waitSp);
2664             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2665             return;
2666         }
2667
2668         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2669         // instead of wasting CPU time polling for work.
2670         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2671         {
2672             assert(!waitSp);
2673             assert(threadID != 0);
2674             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2675
2676 #if !defined(_MSC_VER)
2677             lock_grab(&WaitLock);
2678             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2679                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2680             lock_release(&WaitLock);
2681 #else
2682             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2683 #endif
2684         }
2685
2686         // If thread has just woken up, mark it as available
2687         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2688             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2689
2690         // If this thread has been assigned work, launch a search
2691         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2692         {
2693             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2694
2695             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2696
2697             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2698                 sp_search_pv(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2699             else
2700                 sp_search(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2701
2702             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2703
2704             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2705         }
2706
2707         // If this thread is the master of a split point and all threads have
2708         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2709         if (waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2710         {
2711             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2712
2713             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2714             return;
2715         }
2716     }
2717   }
2718
2719
2720   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2721   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2722   // objects.
2723
2724   void ThreadsManager::init_threads() {
2725
2726     volatile int i;
2727     bool ok;
2728
2729 #if !defined(_MSC_VER)
2730     pthread_t pthread[1];
2731 #endif
2732
2733     // Initialize global locks
2734     lock_init(&MPLock, NULL);
2735     lock_init(&WaitLock, NULL);
2736
2737 #if !defined(_MSC_VER)
2738     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2739 #else
2740     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2741         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2742 #endif
2743
2744     // Initialize SplitPointStack locks
2745     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2746         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2747         {
2748             SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2749             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2750         }
2751
2752     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2753     AllThreadsShouldExit = false;
2754
2755     // Threads will be put to sleep as soon as created
2756     AllThreadsShouldSleep = true;
2757
2758     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2759     ActiveThreads = 1;
2760     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2761     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2762         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2763
2764     // Launch the helper threads
2765     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2766     {
2767
2768 #if !defined(_MSC_VER)
2769         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2770 #else
2771         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2772 #endif
2773
2774         if (!ok)
2775         {
2776             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2777             Application::exit_with_failure();
2778         }
2779
2780         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2781         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING);
2782     }
2783   }
2784
2785
2786   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2787   // helper threads exit cleanly.
2788
2789   void ThreadsManager::exit_threads() {
2790
2791     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2792     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2793     wake_sleeping_threads();
2794
2795     // This makes the threads to exit idle_loop()
2796     AllThreadsShouldExit = true;
2797
2798     // Wait for thread termination
2799     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2800         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED);
2801
2802     // Now we can safely destroy the locks
2803     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2804         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2805             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2806
2807     lock_destroy(&WaitLock);
2808     lock_destroy(&MPLock);
2809   }
2810
2811
2812   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2813   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2814   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2815
2816   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2817
2818     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2819
2820     SplitPoint* sp;
2821
2822     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent);
2823     return sp != NULL;
2824   }
2825
2826
2827   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2828   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2829   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2830   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2831   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2832   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2833   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2834
2835   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2836
2837     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2838     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2839     assert(ActiveThreads > 1);
2840
2841     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2842         return false;
2843
2844     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2845     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2846
2847     if (localActiveSplitPoints == 0)
2848         // No active split points means that the thread is available as
2849         // a slave for any other thread.
2850         return true;
2851
2852     if (ActiveThreads == 2)
2853         return true;
2854
2855     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2856     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2857     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2858     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2859         return true;
2860
2861     return false;
2862   }
2863
2864
2865   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2866   // a slave for the thread with threadID "master".
2867
2868   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2869
2870     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2871     assert(ActiveThreads > 1);
2872
2873     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2874         if (thread_is_available(i, master))
2875             return true;
2876
2877     return false;
2878   }
2879
2880
2881   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2882   // several threads at PV nodes. If it does not succeed in splitting the
2883   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2884   // split point objects), the function immediately returns false. If
2885   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2886   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2887   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2888   // helper threads that they have been assigned work. This will cause them
2889   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv(). When all
2890   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2891   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2892
2893   bool ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
2894              Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
2895              Depth depth, bool mateThreat, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2896
2897     assert(p.is_ok());
2898     assert(sstck != NULL);
2899     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2900     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2901     assert(   ( pvNode && *bestValue <= *alpha)
2902            || (!pvNode && *bestValue <   beta ));
2903     assert(!pvNode || *alpha < beta);
2904     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2905     assert(depth > Depth(0));
2906     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2907     assert(ActiveThreads > 1);
2908
2909     SplitPoint* splitPoint;
2910
2911     lock_grab(&MPLock);
2912
2913     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2914     // active split points, don't split.
2915     if (   !available_thread_exists(master)
2916         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2917     {
2918         lock_release(&MPLock);
2919         return false;
2920     }
2921
2922     // Pick the next available split point object from the split point stack
2923     splitPoint = &SplitPointStack[master][threads[master].activeSplitPoints];
2924
2925     // Initialize the split point object
2926     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2927     splitPoint->stopRequest = false;
2928     splitPoint->ply = ply;
2929     splitPoint->depth = depth;
2930     splitPoint->mateThreat = mateThreat;
2931     splitPoint->alpha = pvNode ? *alpha : beta - 1;
2932     splitPoint->beta = beta;
2933     splitPoint->pvNode = pvNode;
2934     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2935     splitPoint->master = master;
2936     splitPoint->mp = mp;
2937     splitPoint->moves = *moves;
2938     splitPoint->cpus = 1;
2939     splitPoint->pos = &p;
2940     splitPoint->parentSstack = sstck;
2941     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2942         splitPoint->slaves[i] = 0;
2943
2944     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2945     threads[master].activeSplitPoints++;
2946
2947     // If we are here it means we are not available
2948     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2949
2950     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2951     for (int i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2952         if (thread_is_available(i, master))
2953         {
2954             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2955             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2956             splitPoint->slaves[i] = 1;
2957             splitPoint->cpus++;
2958         }
2959
2960     assert(splitPoint->cpus > 1);
2961
2962     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2963     lock_release(&MPLock);
2964
2965     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2966     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2967     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2968         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2969         {
2970             memcpy(splitPoint->sstack[i] + ply - 1, sstck + ply - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2971
2972             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2973
2974             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2975         }
2976
2977     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2978     // which it will instantly launch a search, because its state is
2979     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2980     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2981     // loop when all threads have finished their work at this split point
2982     // (i.e. when splitPoint->cpus == 0).
2983     idle_loop(master, splitPoint);
2984
2985     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2986     // finished. Update alpha, beta and bestValue, and return.
2987     lock_grab(&MPLock);
2988
2989     if (pvNode)
2990         *alpha = splitPoint->alpha;
2991
2992     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2993     threads[master].activeSplitPoints--;
2994     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2995
2996     lock_release(&MPLock);
2997     return true;
2998   }
2999
3000
3001   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
3002   // to start a new search from the root.
3003
3004   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
3005
3006     assert(AllThreadsShouldSleep);
3007     assert(ActiveThreads > 0);
3008
3009     AllThreadsShouldSleep = false;
3010
3011     if (ActiveThreads == 1)
3012         return;
3013
3014 #if !defined(_MSC_VER)
3015     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
3016     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
3017     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
3018 #else
3019     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
3020         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
3021 #endif
3022
3023   }
3024
3025
3026   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
3027   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
3028   // finished the job and should be idle.
3029
3030   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
3031
3032     assert(!AllThreadsShouldSleep);
3033
3034     // This makes the threads to go to sleep
3035     AllThreadsShouldSleep = true;
3036   }
3037
3038   /// The RootMoveList class
3039
3040   // RootMoveList c'tor
3041
3042   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
3043
3044     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
3045     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
3046     StateInfo st;
3047     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
3048
3049     // Generate all legal moves
3050     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
3051
3052     // Add each move to the moves[] array
3053     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
3054     {
3055         bool includeMove = includeAllMoves;
3056
3057         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
3058             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
3059
3060         if (!includeMove)
3061             continue;
3062
3063         // Find a quick score for the move
3064         init_ss_array(ss);
3065         pos.do_move(cur->move, st);
3066         moves[count].move = cur->move;
3067         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
3068         moves[count].pv[0] = cur->move;
3069         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
3070         pos.undo_move(cur->move);
3071         count++;
3072     }
3073     sort();
3074   }
3075
3076
3077   // RootMoveList simple methods definitions
3078
3079   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
3080
3081     moves[moveNum].nodes = nodes;
3082     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
3083   }
3084
3085   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
3086
3087     moves[moveNum].ourBeta = our;
3088     moves[moveNum].theirBeta = their;
3089   }
3090
3091   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
3092
3093     int j;
3094
3095     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
3096         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
3097
3098     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
3099   }
3100
3101
3102   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
3103   // iteration.
3104
3105   void RootMoveList::sort() {
3106
3107     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
3108   }
3109
3110
3111   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
3112   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
3113   // correctly in MultiPV mode.
3114
3115   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
3116
3117     int i,j;
3118
3119     for (i = 1; i <= n; i++)
3120     {
3121         RootMove rm = moves[i];
3122         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
3123             moves[j] = moves[j - 1];
3124
3125         moves[j] = rm;
3126     }
3127   }
3128
3129 } // namspace