Don't overwrite exsisting TT with null search value
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45 using std::cout;
46 using std::endl;
47
48 ////
49 //// Local definitions
50 ////
51
52 namespace {
53
54   /// Types
55
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();
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   // FIXME: document me
108
109   enum NullStatus {
110       ALLOW_NULLMOVE,
111       FORBID_NULLMOVE,
112       VERIFY_NULLMOVE
113   };
114
115   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
116   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
117   // in the case of moves which fail low).
118
119   struct RootMove {
120
121     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
122
123     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
124     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
125     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
126     // have equal score but m1 has the higher node count.
127     bool operator<(const RootMove& m) const {
128
129         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
130     }
131
132     Move move;
133     Value score;
134     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
135     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
136   };
137
138
139   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
140   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
141
142   class RootMoveList {
143
144   public:
145     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
146
147     int move_count() const { return count; }
148     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
149     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
150     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
151     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
152     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
153
154     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
155     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
156     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
157     void sort();
158     void sort_multipv(int n);
159
160   private:
161     static const int MaxRootMoves = 500;
162     RootMove moves[MaxRootMoves];
163     int count;
164   };
165
166
167   /// Adjustments
168
169   // Step 6. Razoring
170
171   // Maximum depth for razoring
172   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
173
174   // Dynamic razoring margin based on depth
175   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
176
177   // Step 8. Null move search with verification search
178
179   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
180   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
181   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
182
183   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
184   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
185
186   // Step 9. Internal iterative deepening
187
188   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
189   const Depth IIDDepthAtPVNodes = 5 * OnePly;
190   const Depth IIDDepthAtNonPVNodes = 8 * OnePly;
191
192   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
193   // when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
194   const Value IIDMargin = Value(0x100);
195
196   // Step 11. Decide the new search depth
197
198   // Extensions. Configurable UCI options
199   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
200   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
201   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
202
203   // Minimum depth for use of singular extension
204   const Depth SingularExtensionDepthAtPVNodes = 6 * OnePly;
205   const Depth SingularExtensionDepthAtNonPVNodes = 8 * OnePly;
206
207   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
208   // remaining ones we will extend it.
209   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
210
211   // Step 12. Futility pruning
212
213   // Futility margin for quiescence search
214   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
215
216   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
217   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
218   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
219
220   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 0)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
221   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
222
223   // Step 14. Reduced search
224
225   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
226   int8_t    PVReductionMatrix[64][64]; // [depth][moveNumber]
227   int8_t NonPVReductionMatrix[64][64]; // [depth][moveNumber]
228
229   inline Depth    pv_reduction(Depth d, int mn) { return (Depth)    PVReductionMatrix[Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
230   inline Depth nonpv_reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) NonPVReductionMatrix[Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
231
232   // Common adjustments
233
234   // Search depth at iteration 1
235   const Depth InitialDepth = OnePly;
236
237   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
238   // better than the second best move.
239   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
240
241   // Last seconds noise filtering (LSN)
242   const bool UseLSNFiltering = true;
243   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
244   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
245   bool loseOnTime = false;
246
247
248   /// Global variables
249
250   // Iteration counter
251   int Iteration;
252
253   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
254   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
255   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
256
257   // Search window management
258   int AspirationDelta;
259
260   // MultiPV mode
261   int MultiPV;
262
263   // Time managment variables
264   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
265   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
266   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
267   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
268
269   // Log file
270   bool UseLogFile;
271   std::ofstream LogFile;
272
273   // Multi-threads related variables
274   Depth MinimumSplitDepth;
275   int MaxThreadsPerSplitPoint;
276   ThreadsManager TM;
277
278   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
279   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
280   int NodesSincePoll;
281   int NodesBetweenPolls = 30000;
282
283   // History table
284   History H;
285
286   /// Local functions
287
288   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
289   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
290   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
291   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth, int ply, NullStatus nullStatus, int threadID, Move excludedMove = MOVE_NONE);
292   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
293   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
294   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
295   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
296   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
297   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
298   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
299   bool value_is_mate(Value value);
300   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
301   Depth extension(const Position&, Move, bool, bool, bool, bool, bool, bool*);
302   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
303   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
304   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply, bool allowNullmove);
305   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
306   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
307   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
308   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
309
310   int current_search_time();
311   int nps();
312   void poll();
313   void ponderhit();
314   void wait_for_stop_or_ponderhit();
315   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
316   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value);
317
318 #if !defined(_MSC_VER)
319   void *init_thread(void *threadID);
320 #else
321   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
322 #endif
323
324 }
325
326
327 ////
328 //// Functions
329 ////
330
331 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
332 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
333
334 void init_threads() { TM.init_threads(); }
335 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
336 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
337
338
339 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
340 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
341
342 int perft(Position& pos, Depth depth)
343 {
344     StateInfo st;
345     Move move;
346     int sum = 0;
347     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
348
349     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
350     // the moves, just to count them.
351     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
352     {
353         while (mp.get_next_move()) sum++;
354         return sum;
355     }
356
357     // Loop through all legal moves
358     CheckInfo ci(pos);
359     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
360     {
361         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
362         sum += perft(pos, depth - OnePly);
363         pos.undo_move(move);
364     }
365     return sum;
366 }
367
368
369 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
370 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
371 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
372 /// when a quit command is received during the search.
373
374 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
375            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
376            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
377
378   // Initialize global search variables
379   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
380   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
381   NodesSincePoll = 0;
382   TM.resetNodeCounters();
383   SearchStartTime = get_system_time();
384   ExactMaxTime = maxTime;
385   MaxDepth = maxDepth;
386   MaxNodes = maxNodes;
387   InfiniteSearch = infinite;
388   PonderSearch = ponder;
389   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
390
391   // Look for a book move, only during games, not tests
392   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
393   {
394       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
395           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
396
397       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
398       if (bookMove != MOVE_NONE)
399       {
400           if (PonderSearch)
401               wait_for_stop_or_ponderhit();
402
403           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
404           return true;
405       }
406   }
407
408   // Reset loseOnTime flag at the beginning of a new game
409   if (button_was_pressed("New Game"))
410       loseOnTime = false;
411
412   // Read UCI option values
413   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
414   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
415       TT.clear();
416
417   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
418   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
419   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
420   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
421   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
422   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
423   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
424   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
425   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
426   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
427   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
428   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
429
430   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
431   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
432   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
433   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
434   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
435
436   if (UseLogFile)
437       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
438
439   read_weights(pos.side_to_move());
440
441   // Set the number of active threads
442   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
443   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
444   {
445       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
446       init_eval(TM.active_threads());
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
651         cout << "info depth " << Iteration << endl;
652
653         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
654         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
655         {
656             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
657             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
658
659             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
660             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
661
662             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
663             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
664         }
665
666         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
667         value = root_search(p, ss, rml, &alpha, &beta);
668
669         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
670         // been overwritten during the search.
671         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
672
673         if (AbortSearch)
674             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
675
676         //Save info about search result
677         ValueByIteration[Iteration] = value;
678
679         // Drop the easy move if differs from the new best move
680         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
681             EasyMove = MOVE_NONE;
682
683         if (UseTimeManagement)
684         {
685             // Time to stop?
686             bool stopSearch = false;
687
688             // Stop search early if there is only a single legal move,
689             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
690             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
691                 stopSearch = true;
692
693             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
694             if (  Iteration >= 6
695                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
696                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
697                 stopSearch = true;
698
699             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
700             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
701             if (   Iteration >= 8
702                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
703                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
704                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
705                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
706                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
707                 stopSearch = true;
708
709             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
710             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
711                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
712                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
713
714             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
715             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
716             // move at the next iteration anyway.
717             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
718                 stopSearch = true;
719
720             if (stopSearch)
721             {
722                 if (PonderSearch)
723                     StopOnPonderhit = true;
724                 else
725                     break;
726             }
727         }
728
729         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
730             break;
731     }
732
733     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
734     // best move before we are told to do so.
735     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
736         wait_for_stop_or_ponderhit();
737     else
738         // Print final search statistics
739         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
740              << " nps " << nps()
741              << " time " << current_search_time()
742              << " hashfull " << TT.full() << endl;
743
744     // Print the best move and the ponder move to the standard output
745     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
746     {
747         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
748         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
749     }
750
751     assert(ss[0].pv[0] != MOVE_NONE);
752
753     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
754
755     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
756         cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
757
758     cout << endl;
759
760     if (UseLogFile)
761     {
762         if (dbg_show_mean)
763             dbg_print_mean(LogFile);
764
765         if (dbg_show_hit_rate)
766             dbg_print_hit_rate(LogFile);
767
768         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
769                 << "\nNodes/second: " << nps()
770                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]);
771
772         StateInfo st;
773         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
774         LogFile << "\nPonder move: "
775                 << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
776                 << endl;
777     }
778     return rml.get_move_score(0);
779   }
780
781
782   // root_search() is the function which searches the root node. It is
783   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
784   // scheme, prints some information to the standard output and handles
785   // the fail low/high loops.
786
787   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
788
789     EvalInfo ei;
790     StateInfo st;
791     CheckInfo ci(pos);
792     int64_t nodes;
793     Move move;
794     Depth depth, ext, newDepth;
795     Value value, alpha, beta;
796     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
797     int researchCountFH, researchCountFL;
798
799     researchCountFH = researchCountFL = 0;
800     alpha = *alphaPtr;
801     beta = *betaPtr;
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, ALLOW_NULLMOVE, 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, ALLOW_NULLMOVE, 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                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
934                 researchCountFH++;
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         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
1020         researchCountFL++;
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     // Initialize a MovePicker object for the current position
1108     mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1109     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1110     CheckInfo ci(pos);
1111
1112     // Step 10. Loop through moves
1113     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1114     while (   alpha < beta
1115            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1116            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1117     {
1118       assert(move_is_ok(move));
1119
1120       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1121       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1122       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1123
1124       // Step 11. Decide the new search depth
1125       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1126
1127       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1128       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1129       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1130       if (   depth >= SingularExtensionDepthAtPVNodes
1131           && tte
1132           && move == tte->move()
1133           && ext < OnePly
1134           && is_lower_bound(tte->type())
1135           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1136       {
1137           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1138
1139           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1140           {
1141               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingularExtensionMargin, depth / 2, ply, FORBID_NULLMOVE, threadID, move);
1142
1143               if (excValue < ttValue - SingularExtensionMargin)
1144                   ext = OnePly;
1145           }
1146       }
1147
1148       newDepth = depth - OnePly + ext;
1149
1150       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1151       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1152
1153       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1154
1155       // Step 13. Make the move
1156       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1157
1158       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1159       // The first move in list is the expected PV
1160       if (moveCount == 1)
1161           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1162       else
1163       {
1164         // Step 14. Reduced search
1165         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1166         bool doFullDepthSearch = true;
1167
1168         if (    depth >= 3 * OnePly
1169             && !dangerous
1170             && !captureOrPromotion
1171             && !move_is_castle(move)
1172             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1173         {
1174             ss[ply].reduction = pv_reduction(depth, moveCount);
1175             if (ss[ply].reduction)
1176             {
1177                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, ALLOW_NULLMOVE, threadID);
1178                 doFullDepthSearch = (value > alpha);
1179             }
1180         }
1181
1182         // Step 15. Full depth search
1183         if (doFullDepthSearch)
1184         {
1185             ss[ply].reduction = Depth(0);
1186             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, ALLOW_NULLMOVE, threadID);
1187
1188             // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1189             if (value > alpha && value < beta)
1190                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1191         }
1192       }
1193
1194       // Step 16. Undo move
1195       pos.undo_move(move);
1196
1197       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1198
1199       // Step 17. Check for new best move
1200       if (value > bestValue)
1201       {
1202           bestValue = value;
1203           if (value > alpha)
1204           {
1205               alpha = value;
1206               update_pv(ss, ply);
1207               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1208                   ss[ply].mateKiller = move;
1209           }
1210       }
1211
1212       // Step 18. Check for split
1213       if (   TM.active_threads() > 1
1214           && bestValue < beta
1215           && depth >= MinimumSplitDepth
1216           && Iteration <= 99
1217           && TM.available_thread_exists(threadID)
1218           && !AbortSearch
1219           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1220           && TM.split(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue,
1221                       depth, mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, true))
1222           break;
1223     }
1224
1225     // Step 19. Check for mate and stalemate
1226     // All legal moves have been searched and if there were
1227     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1228     if (moveCount == 0)
1229         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1230
1231     // Step 20. Update tables
1232     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1233     // history counters, and killer moves.
1234     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1235         return bestValue;
1236
1237     if (bestValue <= oldAlpha)
1238         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1239
1240     else if (bestValue >= beta)
1241     {
1242         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1243         move = ss[ply].pv[ply];
1244         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1245         {
1246             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1247             update_killers(move, ss[ply]);
1248         }
1249         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1250     }
1251     else
1252         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1253
1254     return bestValue;
1255   }
1256
1257
1258   // search() is the search function for zero-width nodes.
1259
1260   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1261                int ply, NullStatus nullStatus, int threadID, Move excludedMove) {
1262
1263     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1264     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1265     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1266
1267     Move movesSearched[256];
1268     EvalInfo ei;
1269     StateInfo st;
1270     const TTEntry* tte;
1271     Move ttMove, move;
1272     Depth ext, newDepth;
1273     Value bestValue, refinedValue, nullValue, value, futilityValueScaled;
1274     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1275     bool mateThreat = false;
1276     int moveCount = 0;
1277     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1278
1279     if (depth < OnePly)
1280         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1281
1282     // Step 1. Initialize node and poll
1283     // Polling can abort search.
1284     init_node(ss, ply, threadID);
1285
1286     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1287     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1288         return Value(0);
1289
1290     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1291         return VALUE_DRAW;
1292
1293     // Step 3. Mate distance pruning
1294     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1295         return beta;
1296
1297     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1298         return beta - 1;
1299
1300     // Step 4. Transposition table lookup
1301
1302     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1303     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1304     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1305
1306     tte = TT.retrieve(posKey);
1307     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1308
1309     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply, nullStatus != VERIFY_NULLMOVE))
1310     {
1311         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1312         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1313     }
1314
1315     // Step 5. Evaluate the position statically
1316     isCheck = pos.is_check();
1317
1318     if (!isCheck)
1319     {
1320         if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1321             ss[ply].eval = value_from_tt(tte->value(), ply);
1322         else
1323             ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1324
1325         refinedValue = refine_eval(tte, ss[ply].eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1326         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1327     }
1328
1329     // Step 6. Razoring
1330     if (    refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1331         &&  ttMove == MOVE_NONE
1332         &&  ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1333         &&  depth < RazorDepth
1334         && !isCheck
1335         && !value_is_mate(beta)
1336         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1337     {
1338         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1339         Value v = qsearch(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1340         if (v < rbeta)
1341             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1342             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1343             return v;
1344     }
1345
1346     // Step 7. Static null move pruning
1347     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1348     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1349     if (    nullStatus == ALLOW_NULLMOVE
1350         &&  depth < RazorDepth
1351         && !isCheck
1352         && !value_is_mate(beta)
1353         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1354         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0))
1355         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1356
1357     // Step 8. Null move search with verification search
1358     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1359     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1360     // NullMoveMargin under beta.
1361     if (    nullStatus == ALLOW_NULLMOVE
1362         &&  depth > OnePly
1363         && !isCheck
1364         && !value_is_mate(beta)
1365         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1366         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0))
1367     {
1368         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1369
1370         // Null move dynamic reduction based on depth
1371         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1372
1373         // Null move dynamic reduction based on value
1374         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1375             R++;
1376
1377         pos.do_null_move(st);
1378
1379         nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, FORBID_NULLMOVE, threadID);
1380
1381         pos.undo_null_move();
1382
1383         if (nullValue >= beta)
1384         {
1385             // Do not return unproven mate scores
1386             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1387                 nullValue = beta;
1388
1389             // Do zugzwang verification search for high depths, don't store in TT
1390             // if search was stopped.
1391             if (   (   depth < 6 * OnePly
1392                     || search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, VERIFY_NULLMOVE, threadID) >= beta)
1393                 && !AbortSearch
1394                 && !TM.thread_should_stop(threadID))
1395             {
1396                 assert(value_to_tt(nullValue, ply) == nullValue);
1397
1398                 if (!tte)
1399                     TT.store(posKey, nullValue, VALUE_TYPE_NS_LO, depth, MOVE_NONE);
1400
1401                 return nullValue;
1402             }
1403         } else {
1404             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1405             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1406             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1407             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1408             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1409             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1410             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1411                 mateThreat = true;
1412
1413             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1414             if (   depth < ThreatDepth
1415                 && ss[ply - 1].reduction
1416                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1417                 return beta - 1;
1418         }
1419     }
1420
1421     // Step 9. Internal iterative deepening
1422     if (   depth >= IIDDepthAtNonPVNodes
1423         && ttMove == MOVE_NONE
1424         && !isCheck
1425         && ss[ply].eval >= beta - IIDMargin)
1426     {
1427         search(pos, ss, beta, depth/2, ply, FORBID_NULLMOVE, threadID);
1428         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1429         tte = TT.retrieve(posKey);
1430     }
1431
1432     // Initialize a MovePicker object for the current position
1433     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply], beta);
1434     CheckInfo ci(pos);
1435
1436     // Step 10. Loop through moves
1437     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1438     while (   bestValue < beta
1439            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1440            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1441     {
1442       assert(move_is_ok(move));
1443
1444       if (move == excludedMove)
1445           continue;
1446
1447       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1448       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1449       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1450
1451       // Step 11. Decide the new search depth
1452       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1453
1454       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1455       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1456       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1457       if (   depth >= SingularExtensionDepthAtNonPVNodes
1458           && tte
1459           && move == tte->move()
1460           && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1461           && ext < OnePly
1462           && is_lower_bound(tte->type())
1463           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1464       {
1465           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1466
1467           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1468           {
1469               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingularExtensionMargin, depth / 2, ply, FORBID_NULLMOVE, threadID, move);
1470
1471               if (excValue < ttValue - SingularExtensionMargin)
1472                   ext = OnePly;
1473           }
1474       }
1475
1476       newDepth = depth - OnePly + ext;
1477
1478       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1479       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1480
1481       // Step 12. Futility pruning
1482       if (   !isCheck
1483           && !dangerous
1484           && !captureOrPromotion
1485           && !move_is_castle(move)
1486           &&  move != ttMove)
1487       {
1488           // Move count based pruning
1489           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1490               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1491               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1492               continue;
1493
1494           // Value based pruning
1495           Depth predictedDepth = newDepth - nonpv_reduction(depth, moveCount); // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly
1496           futilityValueScaled =  ss[ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1497                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move)) + 45;
1498
1499           if (futilityValueScaled < beta)
1500           {
1501               if (futilityValueScaled > bestValue)
1502                   bestValue = futilityValueScaled;
1503               continue;
1504           }
1505       }
1506
1507       // Step 13. Make the move
1508       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1509
1510       // Step 14. Reduced search, if the move fails high
1511       // will be re-searched at full depth.
1512       bool doFullDepthSearch = true;
1513
1514       if (    depth >= 3*OnePly
1515           && !dangerous
1516           && !captureOrPromotion
1517           && !move_is_castle(move)
1518           && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1519       {
1520           ss[ply].reduction = nonpv_reduction(depth, moveCount);
1521           if (ss[ply].reduction)
1522           {
1523               value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, ALLOW_NULLMOVE, threadID);
1524               doFullDepthSearch = (value >= beta);
1525           }
1526       }
1527
1528       // Step 15. Full depth search
1529       if (doFullDepthSearch)
1530       {
1531           ss[ply].reduction = Depth(0);
1532           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, ALLOW_NULLMOVE, threadID);
1533       }
1534
1535       // Step 16. Undo move
1536       pos.undo_move(move);
1537
1538       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1539
1540       // Step 17. Check for new best move
1541       if (value > bestValue)
1542       {
1543           bestValue = value;
1544           if (value >= beta)
1545               update_pv(ss, ply);
1546
1547           if (value == value_mate_in(ply + 1))
1548               ss[ply].mateKiller = move;
1549       }
1550
1551       // Step 18. Check for split
1552       if (   TM.active_threads() > 1
1553           && bestValue < beta
1554           && depth >= MinimumSplitDepth
1555           && Iteration <= 99
1556           && TM.available_thread_exists(threadID)
1557           && !AbortSearch
1558           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1559           && TM.split(pos, ss, ply, NULL, beta, &bestValue,
1560                       depth, mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, false))
1561           break;
1562     }
1563
1564     // Step 19. Check for mate and stalemate
1565     // All legal moves have been searched and if there are
1566     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1567     // If one move was excluded return fail low score.
1568     if (!moveCount)
1569         return excludedMove ? beta - 1 : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1570
1571     // Step 20. Update tables
1572     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1573     // history counters, and killer moves.
1574     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1575         return bestValue;
1576
1577     if (bestValue < beta)
1578         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1579     else
1580     {
1581         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1582         move = ss[ply].pv[ply];
1583         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1584         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1585         {
1586             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1587             update_killers(move, ss[ply]);
1588         }
1589
1590     }
1591
1592     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1593
1594     return bestValue;
1595   }
1596
1597
1598   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1599   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1600   // less than OnePly).
1601
1602   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1603                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1604
1605     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1606     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1607     assert(depth <= 0);
1608     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1609     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1610
1611     EvalInfo ei;
1612     StateInfo st;
1613     Move ttMove, move;
1614     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1615     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1616     const TTEntry* tte = NULL;
1617     int moveCount = 0;
1618     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1619     Value oldAlpha = alpha;
1620
1621     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1622     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1623     init_node(ss, ply, threadID);
1624
1625     // After init_node() that calls poll()
1626     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1627         return Value(0);
1628
1629     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1630         return VALUE_DRAW;
1631
1632     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1633     // pruning, but only for move ordering.
1634     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1635     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1636
1637     if (!pvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply, true))
1638     {
1639         assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1640
1641         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1642         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1643     }
1644
1645     isCheck = pos.is_check();
1646
1647     // Evaluate the position statically
1648     if (isCheck)
1649         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1650     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1651         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1652     else
1653         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1654
1655     if (!isCheck)
1656     {
1657         ss[ply].eval = staticValue;
1658         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1659     }
1660
1661     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1662     // at least beta.
1663     bestValue = staticValue;
1664
1665     if (bestValue >= beta)
1666     {
1667         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1668         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] == 0)
1669             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1670
1671         return bestValue;
1672     }
1673
1674     if (bestValue > alpha)
1675         alpha = bestValue;
1676
1677     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1678     bool deepChecks = (depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1679
1680     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1681     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1682     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1683     // and we are near beta) will be generated.
1684     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1685     CheckInfo ci(pos);
1686     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1687     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.futilityMargin[pos.side_to_move()];
1688
1689     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1690     while (   alpha < beta
1691            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1692     {
1693       assert(move_is_ok(move));
1694
1695       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1696
1697       // Update current move
1698       moveCount++;
1699       ss[ply].currentMove = move;
1700
1701       // Futility pruning
1702       if (   enoughMaterial
1703           && !isCheck
1704           && !pvNode
1705           && !moveIsCheck
1706           &&  move != ttMove
1707           && !move_is_promotion(move)
1708           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1709       {
1710           futilityValue =  futilityBase
1711                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1712                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1713
1714           if (futilityValue < alpha)
1715           {
1716               if (futilityValue > bestValue)
1717                   bestValue = futilityValue;
1718               continue;
1719           }
1720       }
1721
1722       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1723       evasionPrunable =   isCheck
1724                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1725                        && !pos.move_is_capture(move)
1726                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1727                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1728
1729       // Don't search moves with negative SEE values
1730       if (   (!isCheck || evasionPrunable)
1731           && !pvNode
1732           &&  move != ttMove
1733           && !move_is_promotion(move)
1734           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1735           continue;
1736
1737       // Make and search the move
1738       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1739       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1740       pos.undo_move(move);
1741
1742       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1743
1744       // New best move?
1745       if (value > bestValue)
1746       {
1747           bestValue = value;
1748           if (value > alpha)
1749           {
1750               alpha = value;
1751               update_pv(ss, ply);
1752           }
1753        }
1754     }
1755
1756     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1757     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1758     if (!moveCount && isCheck) // Mate!
1759         return value_mated_in(ply);
1760
1761     // Update transposition table
1762     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1763     if (bestValue <= oldAlpha)
1764     {
1765         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1766         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1767         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1768         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1769     }
1770     else if (bestValue >= beta)
1771     {
1772         move = ss[ply].pv[ply];
1773         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1774
1775         // Update killers only for good checking moves
1776         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1777             update_killers(move, ss[ply]);
1778     }
1779     else
1780         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss[ply].pv[ply]);
1781
1782     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1783
1784     return bestValue;
1785   }
1786
1787
1788   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1789   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1790   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1791   // table, done a null move search, and searched the first move before
1792   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1793   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1794   // care of after we return from the split point.
1795
1796   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1797
1798     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1799     assert(TM.active_threads() > 1);
1800
1801     StateInfo st;
1802     Move move;
1803     Depth ext, newDepth;
1804     Value value, futilityValueScaled;
1805     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1806     int moveCount;
1807     value = -VALUE_INFINITE;
1808
1809     Position pos(*sp->pos);
1810     CheckInfo ci(pos);
1811     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1812     isCheck = pos.is_check();
1813
1814     // Step 10. Loop through moves
1815     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1816     lock_grab(&(sp->lock));
1817
1818     while (    sp->bestValue < sp->beta
1819            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1820            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1821     {
1822       moveCount = ++sp->moves;
1823       lock_release(&(sp->lock));
1824
1825       assert(move_is_ok(move));
1826
1827       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1828       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1829
1830       // Step 11. Decide the new search depth
1831       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1832       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1833
1834       // Update current move
1835       ss[sp->ply].currentMove = move;
1836
1837       // Step 12. Futility pruning
1838       if (   !isCheck
1839           && !dangerous
1840           && !captureOrPromotion
1841           && !move_is_castle(move))
1842       {
1843           // Move count based pruning
1844           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1845               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
1846               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1847           {
1848               lock_grab(&(sp->lock));
1849               continue;
1850           }
1851
1852           // Value based pruning
1853           Depth predictedDepth = newDepth - nonpv_reduction(sp->depth, moveCount);
1854           futilityValueScaled =  ss[sp->ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1855                                      + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move)) + 45;
1856
1857           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1858           {
1859               lock_grab(&(sp->lock));
1860
1861               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1862                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1863               continue;
1864           }
1865       }
1866
1867       // Step 13. Make the move
1868       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1869
1870       // Step 14. Reduced search
1871       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1872       bool doFullDepthSearch = true;
1873
1874       if (   !dangerous
1875           && !captureOrPromotion
1876           && !move_is_castle(move)
1877           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1878       {
1879           ss[sp->ply].reduction = nonpv_reduction(sp->depth, moveCount);
1880           if (ss[sp->ply].reduction)
1881           {
1882               value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, ALLOW_NULLMOVE, threadID);
1883               doFullDepthSearch = (value >= sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID));
1884           }
1885       }
1886
1887       // Step 15. Full depth search
1888       if (doFullDepthSearch)
1889       {
1890           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1891           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, ALLOW_NULLMOVE, threadID);
1892       }
1893
1894       // Step 16. Undo move
1895       pos.undo_move(move);
1896
1897       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1898
1899       // Step 17. Check for new best move
1900       lock_grab(&(sp->lock));
1901
1902       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1903       {
1904           sp->bestValue = value;
1905           if (sp->bestValue >= sp->beta)
1906           {
1907               sp->stopRequest = true;
1908               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1909           }
1910       }
1911     }
1912
1913     /* Here we have the lock still grabbed */
1914
1915     sp->slaves[threadID] = 0;
1916     sp->cpus--;
1917
1918     lock_release(&(sp->lock));
1919   }
1920
1921
1922   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1923   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1924   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1925   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1926   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1927   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
1928   // after we return from the split point.
1929
1930   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
1931
1932     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1933     assert(TM.active_threads() > 1);
1934
1935     StateInfo st;
1936     Move move;
1937     Depth ext, newDepth;
1938     Value value;
1939     bool moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1940     int moveCount;
1941     value = -VALUE_INFINITE;
1942
1943     Position pos(*sp->pos);
1944     CheckInfo ci(pos);
1945     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1946
1947     // Step 10. Loop through moves
1948     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1949     lock_grab(&(sp->lock));
1950
1951     while (    sp->alpha < sp->beta
1952            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1953            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1954     {
1955       moveCount = ++sp->moves;
1956       lock_release(&(sp->lock));
1957
1958       assert(move_is_ok(move));
1959
1960       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1961       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1962
1963       // Step 11. Decide the new search depth
1964       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1965       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1966
1967       // Update current move
1968       ss[sp->ply].currentMove = move;
1969
1970       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1971
1972       // Step 13. Make the move
1973       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1974
1975       // Step 14. Reduced search
1976       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1977       bool doFullDepthSearch = true;
1978
1979       if (   !dangerous
1980           && !captureOrPromotion
1981           && !move_is_castle(move)
1982           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1983       {
1984           ss[sp->ply].reduction = pv_reduction(sp->depth, moveCount);
1985           if (ss[sp->ply].reduction)
1986           {
1987               Value localAlpha = sp->alpha;
1988               value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, ALLOW_NULLMOVE, threadID);
1989               doFullDepthSearch = (value > localAlpha && !TM.thread_should_stop(threadID));
1990           }
1991       }
1992
1993       // Step 15. Full depth search
1994       if (doFullDepthSearch)
1995       {
1996           Value localAlpha = sp->alpha;
1997           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1998           value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, ALLOW_NULLMOVE, threadID);
1999
2000           if (value > localAlpha && value < sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID))
2001           {
2002               // If another thread has failed high then sp->alpha has been increased
2003               // to be higher or equal then beta, if so, avoid to start a PV search.
2004               localAlpha = sp->alpha;
2005               if (localAlpha < sp->beta)
2006                   value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
2007           }
2008       }
2009
2010       // Step 16. Undo move
2011       pos.undo_move(move);
2012
2013       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
2014
2015       // Step 17. Check for new best move
2016       lock_grab(&(sp->lock));
2017
2018       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
2019       {
2020           sp->bestValue = value;
2021           if (value > sp->alpha)
2022           {
2023               // Ask threads to stop before to modify sp->alpha
2024               if (value >= sp->beta)
2025                   sp->stopRequest = true;
2026
2027               sp->alpha = value;
2028
2029               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
2030               if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
2031                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
2032           }
2033       }
2034     }
2035
2036     /* Here we have the lock still grabbed */
2037
2038     sp->slaves[threadID] = 0;
2039     sp->cpus--;
2040
2041     lock_release(&(sp->lock));
2042   }
2043
2044
2045   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2046   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the
2047   // search stack object corresponding to the current node. Once every
2048   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2049   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2050
2051   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2052
2053     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2054     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
2055
2056     TM.incrementNodeCounter(threadID);
2057
2058     if (threadID == 0)
2059     {
2060         NodesSincePoll++;
2061         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
2062         {
2063             poll();
2064             NodesSincePoll = 0;
2065         }
2066     }
2067     ss[ply].init(ply);
2068     ss[ply + 2].initKillers();
2069   }
2070
2071
2072   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
2073   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
2074   // current node.
2075
2076   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2077
2078     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2079
2080     int p;
2081
2082     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2083
2084     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2085         ss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2086
2087     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2088   }
2089
2090
2091   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
2092   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2093   // the PV at the parent node.
2094
2095   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
2096
2097     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2098
2099     int p;
2100
2101     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2102
2103     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2104         ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2105
2106     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2107   }
2108
2109
2110   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2111   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2112   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
2113   // to be the move that was made to reach the current position, while the
2114   // second move is assumed to be a move from the current position.
2115
2116   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
2117
2118     Square f1, t1, f2, t2;
2119     Piece p;
2120
2121     assert(move_is_ok(m1));
2122     assert(move_is_ok(m2));
2123
2124     if (m2 == MOVE_NONE)
2125         return false;
2126
2127     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
2128     f2 = move_from(m2);
2129     t1 = move_to(m1);
2130     if (f2 == t1)
2131         return true;
2132
2133     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
2134     t2 = move_to(m2);
2135     f1 = move_from(m1);
2136     if (t2 == f1)
2137         return true;
2138
2139     // Case 3: Moving through the vacated square
2140     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
2141         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2142       return true;
2143
2144     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
2145     p = pos.piece_on(t1);
2146     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
2147         return true;
2148
2149     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
2150     if (    piece_is_slider(p)
2151         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
2152         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
2153     {
2154         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
2155         // move is the opposite of the checking piece.
2156         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
2157         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
2158
2159         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
2160             return true;
2161     }
2162     return false;
2163   }
2164
2165
2166   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2167   // eventually compensated for the ply.
2168
2169   bool value_is_mate(Value value) {
2170
2171     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2172
2173     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2174           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2175   }
2176
2177
2178   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2179   // killer moves of that ply.
2180
2181   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2182
2183       const Move* k = ss.killers;
2184       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2185           if (*k == m)
2186               return true;
2187
2188       return false;
2189   }
2190
2191
2192   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2193   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
2194   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2195   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2196   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2197   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2198
2199   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool captureOrPromotion,
2200                   bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2201
2202     assert(m != MOVE_NONE);
2203
2204     Depth result = Depth(0);
2205     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
2206
2207     if (*dangerous)
2208     {
2209         if (moveIsCheck)
2210             result += CheckExtension[pvNode];
2211
2212         if (singleEvasion)
2213             result += SingleEvasionExtension[pvNode];
2214
2215         if (mateThreat)
2216             result += MateThreatExtension[pvNode];
2217     }
2218
2219     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2220     {
2221         Color c = pos.side_to_move();
2222         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2223         {
2224             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2225             *dangerous = true;
2226         }
2227         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2228         {
2229             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2230             *dangerous = true;
2231         }
2232     }
2233
2234     if (   captureOrPromotion
2235         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2236         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2237             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2238         && !move_is_promotion(m)
2239         && !move_is_ep(m))
2240     {
2241         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2242         *dangerous = true;
2243     }
2244
2245     if (   pvNode
2246         && captureOrPromotion
2247         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2248         && pos.see_sign(m) >= 0)
2249     {
2250         result += OnePly/2;
2251         *dangerous = true;
2252     }
2253
2254     return Min(result, OnePly);
2255   }
2256
2257
2258   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2259   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
2260   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2261   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
2262   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
2263   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2264   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2265
2266   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2267
2268     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2269   }
2270
2271
2272   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
2273   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2274   // candidates for pruning.
2275
2276   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2277
2278     assert(move_is_ok(m));
2279     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2280     assert(!pos.move_is_check(m));
2281     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2282     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2283
2284     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2285
2286     // Prune if there isn't any threat move
2287     if (threat == MOVE_NONE)
2288         return true;
2289
2290     mfrom = move_from(m);
2291     mto = move_to(m);
2292     tfrom = move_from(threat);
2293     tto = move_to(threat);
2294
2295     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2296     if (mfrom == tto)
2297         return false;
2298
2299     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2300     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2301     if (   pos.move_is_capture(threat)
2302         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2303             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2304         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2305         return false;
2306
2307     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2308     // prune safe moves which block its ray.
2309     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2310         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2311         && pos.see_sign(m) >= 0)
2312         return false;
2313
2314     return true;
2315   }
2316
2317
2318   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score can be used at a
2319   // given point in search. To avoid zugzwang issues TT cutoffs at the root node
2320   // of a null move verification search are not allowed if the TT value was found
2321   // by a null search, this is implemented testing allowNullmove and TT entry type.
2322
2323   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply, bool allowNullmove) {
2324
2325     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2326
2327     return   (allowNullmove || !(tte->type() & VALUE_TYPE_NULL))
2328
2329           && (   tte->depth() >= depth
2330               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2331               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2332
2333           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2334               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2335   }
2336
2337
2338   // refine_eval() returns the transposition table score if
2339   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2340
2341   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2342
2343       if (!tte)
2344           return defaultEval;
2345
2346       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2347
2348       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2349           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2350           return v;
2351
2352       return defaultEval;
2353   }
2354
2355
2356   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2357   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2358
2359   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2360                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2361
2362     Move m;
2363
2364     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2365
2366     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2367     {
2368         m = movesSearched[i];
2369
2370         assert(m != move);
2371
2372         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2373             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2374     }
2375   }
2376
2377
2378   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2379   // among the killer moves of that ply.
2380
2381   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2382
2383     if (m == ss.killers[0])
2384         return;
2385
2386     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2387         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2388
2389     ss.killers[0] = m;
2390   }
2391
2392
2393   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2394   // the static position evaluation before and after the move.
2395
2396   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2397
2398     if (   m != MOVE_NULL
2399         && before != VALUE_NONE
2400         && after != VALUE_NONE
2401         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2402         && !move_is_castle(m)
2403         && !move_is_promotion(m))
2404         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2405   }
2406
2407
2408   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2409   // since the beginning of the current search.
2410
2411   int current_search_time() {
2412
2413     return get_system_time() - SearchStartTime;
2414   }
2415
2416
2417   // nps() computes the current nodes/second count.
2418
2419   int nps() {
2420
2421     int t = current_search_time();
2422     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2423   }
2424
2425
2426   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2427   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2428   // search.
2429
2430   void poll() {
2431
2432     static int lastInfoTime;
2433     int t = current_search_time();
2434
2435     //  Poll for input
2436     if (Bioskey())
2437     {
2438         // We are line oriented, don't read single chars
2439         std::string command;
2440
2441         if (!std::getline(std::cin, command))
2442             command = "quit";
2443
2444         if (command == "quit")
2445         {
2446             AbortSearch = true;
2447             PonderSearch = false;
2448             Quit = true;
2449             return;
2450         }
2451         else if (command == "stop")
2452         {
2453             AbortSearch = true;
2454             PonderSearch = false;
2455         }
2456         else if (command == "ponderhit")
2457             ponderhit();
2458     }
2459
2460     // Print search information
2461     if (t < 1000)
2462         lastInfoTime = 0;
2463
2464     else if (lastInfoTime > t)
2465         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2466         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2467         lastInfoTime = 0;
2468
2469     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2470     {
2471         lastInfoTime = t;
2472
2473         if (dbg_show_mean)
2474             dbg_print_mean();
2475
2476         if (dbg_show_hit_rate)
2477             dbg_print_hit_rate();
2478
2479         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2480              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2481     }
2482
2483     // Should we stop the search?
2484     if (PonderSearch)
2485         return;
2486
2487     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2488                            && !AspirationFailLow
2489                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2490
2491     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2492                      || stillAtFirstMove;
2493
2494     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2495         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2496         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2497         AbortSearch = true;
2498   }
2499
2500
2501   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2502   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2503   // it correctly predicted the opponent's move.
2504
2505   void ponderhit() {
2506
2507     int t = current_search_time();
2508     PonderSearch = false;
2509
2510     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2511                            && !AspirationFailLow
2512                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2513
2514     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2515                      || stillAtFirstMove;
2516
2517     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2518         AbortSearch = true;
2519   }
2520
2521
2522   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2523
2524   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2525
2526     for (int i = 0; i < 3; i++)
2527     {
2528         ss[i].init(i);
2529         ss[i].initKillers();
2530     }
2531   }
2532
2533
2534   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2535   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2536   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2537   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2538   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2539   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2540
2541   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2542
2543     std::string command;
2544
2545     while (true)
2546     {
2547         if (!std::getline(std::cin, command))
2548             command = "quit";
2549
2550         if (command == "quit")
2551         {
2552             Quit = true;
2553             break;
2554         }
2555         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2556             break;
2557     }
2558   }
2559
2560
2561   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2562   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2563
2564   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2565
2566     cout << "info depth " << Iteration
2567          << " score " << value_to_string(value)
2568          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
2569             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
2570          << " time "  << current_search_time()
2571          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2572          << " nps "   << nps()
2573          << " pv ";
2574
2575     for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
2576         cout << ss[0].pv[j] << " ";
2577
2578     cout << endl;
2579
2580     if (UseLogFile)
2581     {
2582         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
2583             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
2584
2585         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2586                              TM.nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
2587     }
2588   }
2589
2590
2591   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2592   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2593   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2594   // threads and one for Windows threads.
2595
2596 #if !defined(_MSC_VER)
2597
2598   void* init_thread(void *threadID) {
2599
2600     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2601     return NULL;
2602   }
2603
2604 #else
2605
2606   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2607
2608     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2609     return 0;
2610   }
2611
2612 #endif
2613
2614
2615   /// The ThreadsManager class
2616
2617   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2618   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2619   // counters used to sort the moves at root.
2620
2621   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2622
2623     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2624         threads[i].nodes = 0ULL;
2625   }
2626
2627   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2628
2629     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2630         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2631   }
2632
2633   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2634
2635     int64_t result = 0ULL;
2636     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2637         result += threads[i].nodes;
2638
2639     return result;
2640   }
2641
2642   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2643
2644     our = their = 0UL;
2645     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2646     {
2647         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2648         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2649     }
2650   }
2651
2652
2653   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2654   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2655   // object for which the current thread is the master.
2656
2657   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp) {
2658
2659     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2660
2661     while (true)
2662     {
2663         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2664         // master should exit as last one.
2665         if (AllThreadsShouldExit)
2666         {
2667             assert(!waitSp);
2668             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2669             return;
2670         }
2671
2672         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2673         // instead of wasting CPU time polling for work.
2674         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2675         {
2676             assert(!waitSp);
2677             assert(threadID != 0);
2678             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2679
2680 #if !defined(_MSC_VER)
2681             lock_grab(&WaitLock);
2682             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2683                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2684             lock_release(&WaitLock);
2685 #else
2686             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2687 #endif
2688         }
2689
2690         // If thread has just woken up, mark it as available
2691         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2692             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2693
2694         // If this thread has been assigned work, launch a search
2695         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2696         {
2697             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2698
2699             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2700
2701             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2702                 sp_search_pv(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2703             else
2704                 sp_search(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2705
2706             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2707
2708             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2709         }
2710
2711         // If this thread is the master of a split point and all threads have
2712         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2713         if (waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2714         {
2715             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2716
2717             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2718             return;
2719         }
2720     }
2721   }
2722
2723
2724   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2725   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2726   // objects.
2727
2728   void ThreadsManager::init_threads() {
2729
2730     volatile int i;
2731     bool ok;
2732
2733 #if !defined(_MSC_VER)
2734     pthread_t pthread[1];
2735 #endif
2736
2737     // Initialize global locks
2738     lock_init(&MPLock, NULL);
2739     lock_init(&WaitLock, NULL);
2740
2741 #if !defined(_MSC_VER)
2742     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2743 #else
2744     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2745         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2746 #endif
2747
2748     // Initialize SplitPointStack locks
2749     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2750         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2751         {
2752             SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2753             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2754         }
2755
2756     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2757     AllThreadsShouldExit = false;
2758
2759     // Threads will be put to sleep as soon as created
2760     AllThreadsShouldSleep = true;
2761
2762     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2763     ActiveThreads = 1;
2764     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2765     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2766         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2767
2768     // Launch the helper threads
2769     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2770     {
2771
2772 #if !defined(_MSC_VER)
2773         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2774 #else
2775         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2776 #endif
2777
2778         if (!ok)
2779         {
2780             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2781             Application::exit_with_failure();
2782         }
2783
2784         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2785         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2786     }
2787   }
2788
2789
2790   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2791   // helper threads exit cleanly.
2792
2793   void ThreadsManager::exit_threads() {
2794
2795     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2796     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2797     wake_sleeping_threads();
2798
2799     // This makes the threads to exit idle_loop()
2800     AllThreadsShouldExit = true;
2801
2802     // Wait for thread termination
2803     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2804         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED);
2805
2806     // Now we can safely destroy the locks
2807     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2808         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2809             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2810
2811     lock_destroy(&WaitLock);
2812     lock_destroy(&MPLock);
2813   }
2814
2815
2816   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2817   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2818   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2819
2820   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2821
2822     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2823
2824     SplitPoint* sp;
2825
2826     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2827     return sp != NULL;
2828   }
2829
2830
2831   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2832   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2833   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2834   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2835   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2836   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2837   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2838
2839   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2840
2841     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2842     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2843     assert(ActiveThreads > 1);
2844
2845     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2846         return false;
2847
2848     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2849     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2850
2851     if (localActiveSplitPoints == 0)
2852         // No active split points means that the thread is available as
2853         // a slave for any other thread.
2854         return true;
2855
2856     if (ActiveThreads == 2)
2857         return true;
2858
2859     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2860     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2861     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2862     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2863         return true;
2864
2865     return false;
2866   }
2867
2868
2869   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2870   // a slave for the thread with threadID "master".
2871
2872   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2873
2874     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2875     assert(ActiveThreads > 1);
2876
2877     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2878         if (thread_is_available(i, master))
2879             return true;
2880
2881     return false;
2882   }
2883
2884
2885   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2886   // several threads at PV nodes. If it does not succeed in splitting the
2887   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2888   // split point objects), the function immediately returns false. If
2889   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2890   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2891   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2892   // helper threads that they have been assigned work. This will cause them
2893   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv(). When all
2894   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2895   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2896
2897   bool ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
2898              Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
2899              Depth depth, bool mateThreat, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2900
2901     assert(p.is_ok());
2902     assert(sstck != NULL);
2903     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2904     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2905     assert(   ( pvNode && *bestValue <= *alpha)
2906            || (!pvNode && *bestValue <   beta ));
2907     assert(!pvNode || *alpha < beta);
2908     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2909     assert(depth > Depth(0));
2910     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2911     assert(ActiveThreads > 1);
2912
2913     SplitPoint* splitPoint;
2914
2915     lock_grab(&MPLock);
2916
2917     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2918     // active split points, don't split.
2919     if (   !available_thread_exists(master)
2920         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2921     {
2922         lock_release(&MPLock);
2923         return false;
2924     }
2925
2926     // Pick the next available split point object from the split point stack
2927     splitPoint = &SplitPointStack[master][threads[master].activeSplitPoints];
2928
2929     // Initialize the split point object
2930     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2931     splitPoint->stopRequest = false;
2932     splitPoint->ply = ply;
2933     splitPoint->depth = depth;
2934     splitPoint->mateThreat = mateThreat;
2935     splitPoint->alpha = pvNode ? *alpha : beta - 1;
2936     splitPoint->beta = beta;
2937     splitPoint->pvNode = pvNode;
2938     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2939     splitPoint->master = master;
2940     splitPoint->mp = mp;
2941     splitPoint->moves = *moves;
2942     splitPoint->cpus = 1;
2943     splitPoint->pos = &p;
2944     splitPoint->parentSstack = sstck;
2945     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2946         splitPoint->slaves[i] = 0;
2947
2948     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2949     threads[master].activeSplitPoints++;
2950
2951     // If we are here it means we are not available
2952     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2953
2954     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2955     for (int i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2956         if (thread_is_available(i, master))
2957         {
2958             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2959             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2960             splitPoint->slaves[i] = 1;
2961             splitPoint->cpus++;
2962         }
2963
2964     assert(splitPoint->cpus > 1);
2965
2966     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2967     lock_release(&MPLock);
2968
2969     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2970     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2971     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2972         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2973         {
2974             memcpy(splitPoint->sstack[i] + ply - 1, sstck + ply - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2975
2976             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2977
2978             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2979         }
2980
2981     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2982     // which it will instantly launch a search, because its state is
2983     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2984     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2985     // loop when all threads have finished their work at this split point
2986     // (i.e. when splitPoint->cpus == 0).
2987     idle_loop(master, splitPoint);
2988
2989     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2990     // finished. Update alpha, beta and bestValue, and return.
2991     lock_grab(&MPLock);
2992
2993     if (pvNode)
2994         *alpha = splitPoint->alpha;
2995
2996     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2997     threads[master].activeSplitPoints--;
2998     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2999
3000     lock_release(&MPLock);
3001     return true;
3002   }
3003
3004
3005   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
3006   // to start a new search from the root.
3007
3008   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
3009
3010     assert(AllThreadsShouldSleep);
3011     assert(ActiveThreads > 0);
3012
3013     AllThreadsShouldSleep = false;
3014
3015     if (ActiveThreads == 1)
3016         return;
3017
3018 #if !defined(_MSC_VER)
3019     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
3020     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
3021     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
3022 #else
3023     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
3024         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
3025 #endif
3026
3027   }
3028
3029
3030   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
3031   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
3032   // finished the job and should be idle.
3033
3034   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
3035
3036     assert(!AllThreadsShouldSleep);
3037
3038     // This makes the threads to go to sleep
3039     AllThreadsShouldSleep = true;
3040   }
3041
3042   /// The RootMoveList class
3043
3044   // RootMoveList c'tor
3045
3046   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
3047
3048     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
3049     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
3050     StateInfo st;
3051     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
3052
3053     // Generate all legal moves
3054     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
3055
3056     // Add each move to the moves[] array
3057     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
3058     {
3059         bool includeMove = includeAllMoves;
3060
3061         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
3062             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
3063
3064         if (!includeMove)
3065             continue;
3066
3067         // Find a quick score for the move
3068         init_ss_array(ss);
3069         pos.do_move(cur->move, st);
3070         moves[count].move = cur->move;
3071         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
3072         moves[count].pv[0] = cur->move;
3073         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
3074         pos.undo_move(cur->move);
3075         count++;
3076     }
3077     sort();
3078   }
3079
3080
3081   // RootMoveList simple methods definitions
3082
3083   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
3084
3085     moves[moveNum].nodes = nodes;
3086     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
3087   }
3088
3089   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
3090
3091     moves[moveNum].ourBeta = our;
3092     moves[moveNum].theirBeta = their;
3093   }
3094
3095   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
3096
3097     int j;
3098
3099     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
3100         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
3101
3102     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
3103   }
3104
3105
3106   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
3107   // iteration.
3108
3109   void RootMoveList::sort() {
3110
3111     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
3112   }
3113
3114
3115   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
3116   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
3117   // correctly in MultiPV mode.
3118
3119   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
3120
3121     int i,j;
3122
3123     for (i = 1; i <= n; i++)
3124     {
3125         RootMove rm = moves[i];
3126         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
3127             moves[j] = moves[j - 1];
3128
3129         moves[j] = rm;
3130     }
3131   }
3132
3133 } // namspace