]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Lower SingularExtensionDepth to 7 plies for non-pv
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45 using std::cout;
46 using std::endl;
47
48 ////
49 //// Local definitions
50 ////
51
52 namespace {
53
54   /// Types
55   enum NodeType { NonPV, PV };
56
57   // Set to true to force running with one thread.
58   // Used for debugging SMP code.
59   const bool FakeSplit = false;
60
61   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
62   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
63   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
64   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
65
66   class ThreadsManager {
67     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
68        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
69        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
70     */
71   public:
72     void init_threads();
73     void exit_threads();
74
75     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
76     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
77     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
78     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
79
80     void resetNodeCounters();
81     void resetBetaCounters();
82     int64_t nodes_searched() const;
83     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
84     bool available_thread_exists(int master) const;
85     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
86     bool thread_should_stop(int threadID) const;
87     void wake_sleeping_threads();
88     void put_threads_to_sleep();
89     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
90
91     template <bool Fake>
92     void split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
93                Depth depth, Move threatMove, bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode);
94
95   private:
96     friend void poll();
97
98     int ActiveThreads;
99     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
100     Thread threads[MAX_THREADS];
101
102     Lock MPLock, WaitLock;
103
104 #if !defined(_MSC_VER)
105     pthread_cond_t WaitCond;
106 #else
107     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
108 #endif
109
110   };
111
112
113   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
114   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
115   // in the case of moves which fail low).
116
117   struct RootMove {
118
119     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
120
121     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
122     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
123     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
124     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
125     bool operator<(const RootMove& m) const {
126
127         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
128     }
129
130     Move move;
131     Value score;
132     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
133     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
134   };
135
136
137   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
138   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
139
140   class RootMoveList {
141
142   public:
143     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
144
145     int move_count() const { return count; }
146     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
147     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
148     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
149     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
150     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
151
152     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
153     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
154     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
155     void sort();
156     void sort_multipv(int n);
157
158   private:
159     static const int MaxRootMoves = 500;
160     RootMove moves[MaxRootMoves];
161     int count;
162   };
163
164
165   /// Adjustments
166
167   // Step 6. Razoring
168
169   // Maximum depth for razoring
170   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
171
172   // Dynamic razoring margin based on depth
173   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
174
175   // Step 8. Null move search with verification search
176
177   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
178   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
179   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
180
181   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
182   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
183
184   // Step 9. Internal iterative deepening
185
186   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
187   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 5 * OnePly /* PV */};
188
189   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
190   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
191   const Value IIDMargin = Value(0x100);
192
193   // Step 11. Decide the new search depth
194
195   // Extensions. Configurable UCI options
196   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
197   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
198   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
199
200   // Minimum depth for use of singular extension
201   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 7 * OnePly /* non-PV */, 6 * OnePly /* PV */};
202
203   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
204   // remaining ones we will extend it.
205   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
206
207   // Step 12. Futility pruning
208
209   // Futility margin for quiescence search
210   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
211
212   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
213   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
214   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
215
216   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 1)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
217   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
218
219   // Step 14. Reduced search
220
221   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
222   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
223
224   template <NodeType PV>
225   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
226
227   // Common adjustments
228
229   // Search depth at iteration 1
230   const Depth InitialDepth = OnePly;
231
232   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
233   // better than the second best move.
234   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
235
236
237   /// Global variables
238
239   // Iteration counter
240   int Iteration;
241
242   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
243   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
244   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
245
246   // Search window management
247   int AspirationDelta;
248
249   // MultiPV mode
250   int MultiPV;
251
252   // Time managment variables
253   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
254   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
255   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
256   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
257
258   // Log file
259   bool UseLogFile;
260   std::ofstream LogFile;
261
262   // Multi-threads related variables
263   Depth MinimumSplitDepth;
264   int MaxThreadsPerSplitPoint;
265   ThreadsManager TM;
266
267   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
268   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
269   int NodesSincePoll;
270   int NodesBetweenPolls = 30000;
271
272   // History table
273   History H;
274
275   /// Local functions
276
277   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
278   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
279
280   template <NodeType PvNode>
281   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
282
283   template <NodeType PvNode>
284   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
285
286   template <NodeType PvNode>
287   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
288
289   template <NodeType PvNode>
290   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
291
292   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
293   bool value_is_mate(Value value);
294   Value value_to_tt(Value v, int ply);
295   Value value_from_tt(Value v, int ply);
296   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss);
297   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
298   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
299   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
300   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
301   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
302   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
303
304   int current_search_time();
305   std::string value_to_uci(Value v);
306   int nps();
307   void poll();
308   void ponderhit();
309   void wait_for_stop_or_ponderhit();
310   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
311   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value);
312   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]);
313   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]);
314
315 #if !defined(_MSC_VER)
316   void *init_thread(void *threadID);
317 #else
318   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
319 #endif
320
321 }
322
323
324 ////
325 //// Functions
326 ////
327
328 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
329 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
330
331 void init_threads() { TM.init_threads(); }
332 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
333 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
334
335
336 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
337
338 void init_search() {
339
340   int d;  // depth (OnePly == 2)
341   int hd; // half depth (OnePly == 1)
342   int mc; // moveCount
343
344   // Init reductions array
345   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
346   {
347       double    pvRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 4.5;
348       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
349       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
350       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
351   }
352
353   // Init futility margins array
354   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
355       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = 112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45;
356
357   // Init futility move count array
358   for (d = 0; d < 32; d++)
359       FutilityMoveCountArray[d] = 3 + (1 << (3 * d / 8));
360 }
361
362
363 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
364 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
365
366 int perft(Position& pos, Depth depth)
367 {
368     StateInfo st;
369     Move move;
370     int sum = 0;
371     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
372
373     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
374     // the moves, just to count them.
375     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
376     {
377         while (mp.get_next_move()) sum++;
378         return sum;
379     }
380
381     // Loop through all legal moves
382     CheckInfo ci(pos);
383     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
384     {
385         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
386         sum += perft(pos, depth - OnePly);
387         pos.undo_move(move);
388     }
389     return sum;
390 }
391
392
393 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
394 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
395 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
396 /// when a quit command is received during the search.
397
398 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int time[], int increment[],
399            int movesToGo, int maxDepth, int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
400
401   // Initialize global search variables
402   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
403   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
404   NodesSincePoll = 0;
405   TM.resetNodeCounters();
406   SearchStartTime = get_system_time();
407   ExactMaxTime = maxTime;
408   MaxDepth = maxDepth;
409   MaxNodes = maxNodes;
410   InfiniteSearch = infinite;
411   PonderSearch = ponder;
412   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
413
414   // Look for a book move, only during games, not tests
415   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
416   {
417       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
418           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
419
420       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
421       if (bookMove != MOVE_NONE)
422       {
423           if (PonderSearch)
424               wait_for_stop_or_ponderhit();
425
426           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
427           return true;
428       }
429   }
430
431   // Read UCI option values
432   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
433   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
434       TT.clear();
435
436   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
437   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
438   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
439   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
440   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
441   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
442   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
443   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
444   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
445   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
446   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
447   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
448
449   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
450   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
451   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
452   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
453   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
454
455   if (UseLogFile)
456       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
457
458   read_weights(pos.side_to_move());
459
460   // Set the number of active threads
461   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
462   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
463   {
464       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
465       init_eval(TM.active_threads());
466   }
467
468   // Wake up sleeping threads
469   TM.wake_sleeping_threads();
470
471   // Set thinking time
472   int myTime = time[pos.side_to_move()];
473   int myIncrement = increment[pos.side_to_move()];
474   if (UseTimeManagement)
475   {
476       if (!movesToGo) // Sudden death time control
477       {
478           if (myIncrement)
479           {
480               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
481               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
482           }
483           else // Blitz game without increment
484           {
485               MaxSearchTime = myTime / 30;
486               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
487           }
488       }
489       else // (x moves) / (y minutes)
490       {
491           if (movesToGo == 1)
492           {
493               MaxSearchTime = myTime / 2;
494               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
495           }
496           else
497           {
498               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
499               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
500           }
501       }
502
503       if (get_option_value_bool("Ponder"))
504       {
505           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
506           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
507       }
508   }
509
510   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
511   // heavy time pressure.
512   if (MaxNodes)
513       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
514   else if (myTime && myTime < 1000)
515       NodesBetweenPolls = 1000;
516   else if (myTime && myTime < 5000)
517       NodesBetweenPolls = 5000;
518   else
519       NodesBetweenPolls = 30000;
520
521   // Write search information to log file
522   if (UseLogFile)
523       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
524               << "infinite: "  << infinite
525               << " ponder: "   << ponder
526               << " time: "     << myTime
527               << " increment: " << myIncrement
528               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
529
530   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
531   id_loop(pos, searchMoves);
532
533   if (UseLogFile)
534       LogFile.close();
535
536   TM.put_threads_to_sleep();
537
538   return !Quit;
539 }
540
541
542 namespace {
543
544   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
545   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
546   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
547   // reached.
548
549   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
550
551     Position p(pos, pos.thread());
552     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
553     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
554     Move EasyMove = MOVE_NONE;
555     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
556
557     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
558     RootMoveList rml(p, searchMoves);
559
560     // Handle special case of searching on a mate/stale position
561     if (rml.move_count() == 0)
562     {
563         if (PonderSearch)
564             wait_for_stop_or_ponderhit();
565
566         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
567     }
568
569     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
570     // so to output information also for iteration 1.
571     cout << "info depth " << 1
572          << "\ninfo depth " << 1
573          << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(0))
574          << " time " << current_search_time()
575          << " nodes " << TM.nodes_searched()
576          << " nps " << nps()
577          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
578
579     // Initialize
580     TT.new_search();
581     H.clear();
582     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
583     pv[0] = pv[1] = MOVE_NONE;
584     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
585     Iteration = 1;
586
587     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
588     if (   rml.move_count() == 1
589         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
590         EasyMove = rml.get_move(0);
591
592     // Iterative deepening loop
593     while (Iteration < PLY_MAX)
594     {
595         // Initialize iteration
596         Iteration++;
597         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
598
599         cout << "info depth " << Iteration << endl;
600
601         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
602         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
603         {
604             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
605             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
606
607             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
608             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
609
610             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
611             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
612         }
613
614         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
615         value = root_search(p, ss, pv, rml, &alpha, &beta);
616
617         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
618         // been overwritten during the search.
619         insert_pv_in_tt(p, pv);
620
621         if (AbortSearch)
622             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
623
624         //Save info about search result
625         ValueByIteration[Iteration] = value;
626
627         // Drop the easy move if differs from the new best move
628         if (pv[0] != EasyMove)
629             EasyMove = MOVE_NONE;
630
631         if (UseTimeManagement)
632         {
633             // Time to stop?
634             bool stopSearch = false;
635
636             // Stop search early if there is only a single legal move,
637             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
638             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
639                 stopSearch = true;
640
641             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
642             if (  Iteration >= 6
643                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
644                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
645                 stopSearch = true;
646
647             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
648             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
649             if (   Iteration >= 8
650                 && EasyMove == pv[0]
651                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
652                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
653                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
654                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
655                 stopSearch = true;
656
657             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
658             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
659                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
660                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
661
662             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
663             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
664             // move at the next iteration anyway.
665             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
666                 stopSearch = true;
667
668             if (stopSearch)
669             {
670                 if (PonderSearch)
671                     StopOnPonderhit = true;
672                 else
673                     break;
674             }
675         }
676
677         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
678             break;
679     }
680
681     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
682     // best move before we are told to do so.
683     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
684         wait_for_stop_or_ponderhit();
685     else
686         // Print final search statistics
687         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
688              << " nps " << nps()
689              << " time " << current_search_time() << endl;
690
691     // Print the best move and the ponder move to the standard output
692     if (pv[0] == MOVE_NONE)
693     {
694         pv[0] = rml.get_move(0);
695         pv[1] = MOVE_NONE;
696     }
697
698     assert(pv[0] != MOVE_NONE);
699
700     cout << "bestmove " << pv[0];
701
702     if (pv[1] != MOVE_NONE)
703         cout << " ponder " << pv[1];
704
705     cout << endl;
706
707     if (UseLogFile)
708     {
709         if (dbg_show_mean)
710             dbg_print_mean(LogFile);
711
712         if (dbg_show_hit_rate)
713             dbg_print_hit_rate(LogFile);
714
715         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
716                 << "\nNodes/second: " << nps()
717                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, pv[0]);
718
719         StateInfo st;
720         p.do_move(pv[0], st);
721         LogFile << "\nPonder move: "
722                 << move_to_san(p, pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
723                 << endl;
724     }
725     return rml.get_move_score(0);
726   }
727
728
729   // root_search() is the function which searches the root node. It is
730   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
731   // scheme, prints some information to the standard output and handles
732   // the fail low/high loops.
733
734   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
735
736     EvalInfo ei;
737     StateInfo st;
738     CheckInfo ci(pos);
739     int64_t nodes;
740     Move move;
741     Depth depth, ext, newDepth;
742     Value value, alpha, beta;
743     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
744     int researchCountFH, researchCountFL;
745
746     researchCountFH = researchCountFL = 0;
747     alpha = *alphaPtr;
748     beta = *betaPtr;
749     isCheck = pos.is_check();
750
751     // Step 1. Initialize node (polling is omitted at root)
752     ss->currentMove = ss->bestMove = MOVE_NONE;
753
754     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
755     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
756     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
757
758     // Step 5. Evaluate the position statically
759     // At root we do this only to get reference value for child nodes
760     ss->eval = isCheck ? VALUE_NONE : evaluate(pos, ei);
761
762     // Step 6. Razoring (omitted at root)
763     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
764     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
765     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
766
767     // Step extra. Fail low loop
768     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
769     // with bigger window until we are not failing low anymore.
770     while (1)
771     {
772         // Sort the moves before to (re)search
773         rml.sort();
774
775         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
776         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
777         {
778             // This is used by time management
779             FirstRootMove = (i == 0);
780
781             // Save the current node count before the move is searched
782             nodes = TM.nodes_searched();
783
784             // Reset beta cut-off counters
785             TM.resetBetaCounters();
786
787             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
788             // the standard output.
789             move = ss->currentMove = rml.get_move(i);
790
791             if (current_search_time() >= 1000)
792                 cout << "info currmove " << move
793                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
794
795             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
796             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
797
798             // Step 11. Decide the new search depth
799             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
800             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
801             newDepth = depth + ext;
802
803             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
804
805             // Step extra. Fail high loop
806             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
807             // high anymore.
808             value = - VALUE_INFINITE;
809
810             while (1)
811             {
812                 // Step 13. Make the move
813                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
814
815                 // Step extra. pv search
816                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
817                 // and for fail high research (value > alpha)
818                 if (i < MultiPV || value > alpha)
819                 {
820                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
821                     if (MultiPV > 1)
822                         alpha = -VALUE_INFINITE;
823
824                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
825                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
826                 }
827                 else
828                 {
829                     // Step 14. Reduced search
830                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
831                     bool doFullDepthSearch = true;
832
833                     if (    depth >= 3 * OnePly
834                         && !dangerous
835                         && !captureOrPromotion
836                         && !move_is_castle(move))
837                     {
838                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
839                         if (ss->reduction)
840                         {
841                             assert(newDepth-ss->reduction >= OnePly);
842
843                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
844                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
845                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
846                         }
847
848                         // The move failed high, but if reduction is very big we could
849                         // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
850                         // if the move fails high again then go with full depth search.
851                         if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
852                         {
853                             assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
854
855                             ss->reduction = OnePly;
856                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
857                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
858                         }
859                         ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
860                     }
861
862                     // Step 15. Full depth search
863                     if (doFullDepthSearch)
864                     {
865                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
866                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
867
868                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
869                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
870                         if (value > alpha)
871                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
872                     }
873                 }
874
875                 // Step 16. Undo move
876                 pos.undo_move(move);
877
878                 // Can we exit fail high loop ?
879                 if (AbortSearch || value < beta)
880                     break;
881
882                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
883                 // the score before research in case we run out of time while researching.
884                 rml.set_move_score(i, value);
885                 ss->bestMove = move;
886                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
887                 rml.set_move_pv(i, pv);
888
889                 // Print information to the standard output
890                 print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
891
892                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
893                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
894                 researchCountFH++;
895
896             } // End of fail high loop
897
898             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
899             // was aborted because the user interrupted the search or because we
900             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
901             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
902             // move and/or PV.
903             if (AbortSearch)
904                 break;
905
906             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
907             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
908             int64_t our, their;
909             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
910             rml.set_beta_counters(i, our, their);
911             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
912
913             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
914             assert(value < beta);
915
916             // Step 17. Check for new best move
917             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
918                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
919             else
920             {
921                 // PV move or new best move!
922
923                 // Update PV
924                 rml.set_move_score(i, value);
925                 ss->bestMove = move;
926                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
927                 rml.set_move_pv(i, pv);
928
929                 if (MultiPV == 1)
930                 {
931                     // We record how often the best move has been changed in each
932                     // iteration. This information is used for time managment: When
933                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
934                     if (i > 0)
935                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
936
937                     // Print information to the standard output
938                     print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
939
940                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
941                     if (value > alpha)
942                         alpha = value;
943                 }
944                 else // MultiPV > 1
945                 {
946                     rml.sort_multipv(i);
947                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
948                     {
949                         cout << "info multipv " << j + 1
950                              << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(j))
951                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
952                              << " time " << current_search_time()
953                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
954                              << " nps " << nps()
955                              << " pv ";
956
957                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
958                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
959
960                         cout << endl;
961                     }
962                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
963                 }
964             } // PV move or new best move
965
966             assert(alpha >= *alphaPtr);
967
968             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
969
970             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
971                 StopOnPonderhit = false;
972         }
973
974         // Can we exit fail low loop ?
975         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
976             break;
977
978         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
979         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
980         researchCountFL++;
981
982     } // Fail low loop
983
984     // Sort the moves before to return
985     rml.sort();
986
987     return alpha;
988   }
989
990
991   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
992
993   template <NodeType PvNode>
994   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
995
996     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
997     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
998     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
999     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1000     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1001
1002     Move movesSearched[256];
1003     EvalInfo ei;
1004     StateInfo st;
1005     const TTEntry* tte;
1006     Key posKey;
1007     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
1008     Depth ext, newDepth;
1009     Value bestValue, value, oldAlpha;
1010     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
1011     bool isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1012     bool mateThreat = false;
1013     int moveCount = 0;
1014     int threadID = pos.thread();
1015     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1016     oldAlpha = alpha;
1017
1018     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
1019     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1020     ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = MOVE_NONE;
1021     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = (ss+2)->mateKiller = MOVE_NONE;
1022
1023     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
1024     {
1025         NodesSincePoll = 0;
1026         poll();
1027     }
1028
1029     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1030     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1031         return Value(0);
1032
1033     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1034         return VALUE_DRAW;
1035
1036     // Step 3. Mate distance pruning
1037     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1038     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1039     if (alpha >= beta)
1040         return alpha;
1041
1042     // Step 4. Transposition table lookup
1043
1044     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1045     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1046     excludedMove = ss->excludedMove;
1047     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1048
1049     tte = TT.retrieve(posKey);
1050     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1051
1052     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1053     // This is to avoid problems in the following areas:
1054     //
1055     // * Repetition draw detection
1056     // * Fifty move rule detection
1057     // * Searching for a mate
1058     // * Printing of full PV line
1059
1060     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1061     {
1062         // Refresh tte entry to avoid aging
1063         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->king_danger());
1064
1065         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1066         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1067     }
1068
1069     // Step 5. Evaluate the position statically
1070     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1071     isCheck = pos.is_check();
1072     if (!isCheck)
1073     {
1074         if (tte)
1075         {
1076             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1077             ss->eval = tte->static_value();
1078             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1079         }
1080         else
1081         {
1082             ss->eval = evaluate(pos, ei);
1083             TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1084         }
1085
1086         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1087         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1088     }
1089     else
1090         ss->eval = VALUE_NONE;
1091
1092     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1093     if (   !PvNode
1094         &&  depth < RazorDepth
1095         && !isCheck
1096         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1097         &&  ttMove == MOVE_NONE
1098         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1099         && !value_is_mate(beta)
1100         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1101     {
1102         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1103         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply);
1104         if (v < rbeta)
1105             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1106             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1107             return v;
1108     }
1109
1110     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1111     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1112     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1113     if (   !PvNode
1114         && !ss->skipNullMove
1115         &&  depth < RazorDepth
1116         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1117         && !isCheck
1118         && !value_is_mate(beta)
1119         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1120         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1121
1122     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1123     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1124     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1125     // NullMoveMargin under beta.
1126     if (   !PvNode
1127         && !ss->skipNullMove
1128         &&  depth > OnePly
1129         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0)
1130         && !isCheck
1131         && !value_is_mate(beta)
1132         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1133     {
1134         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1135
1136         // Null move dynamic reduction based on depth
1137         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1138
1139         // Null move dynamic reduction based on value
1140         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1141             R++;
1142
1143         pos.do_null_move(st);
1144         (ss+1)->skipNullMove = true;
1145
1146         nullValue = depth-R*OnePly < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1147                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, ply+1);
1148         (ss+1)->skipNullMove = false;
1149         pos.undo_null_move();
1150
1151         if (nullValue >= beta)
1152         {
1153             // Do not return unproven mate scores
1154             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1155                 nullValue = beta;
1156
1157             if (depth < 6 * OnePly)
1158                 return nullValue;
1159
1160             // Do verification search at high depths
1161             ss->skipNullMove = true;
1162             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*OnePly, ply);
1163             ss->skipNullMove = false;
1164
1165             if (v >= beta)
1166                 return nullValue;
1167         }
1168         else
1169         {
1170             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1171             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1172             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1173             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1174             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1175             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1176             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1177                 mateThreat = true;
1178
1179             threatMove = (ss+1)->currentMove;
1180             if (   depth < ThreatDepth
1181                 && (ss-1)->reduction
1182                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
1183                 return beta - 1;
1184         }
1185     }
1186
1187     // Step 9. Internal iterative deepening
1188     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1189         &&  ttMove == MOVE_NONE
1190         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1191     {
1192         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1193
1194         ss->skipNullMove = true;
1195         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1196         ss->skipNullMove = false;
1197
1198         ttMove = ss->bestMove;
1199         tte = TT.retrieve(posKey);
1200     }
1201
1202     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1203     if (PvNode)
1204         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1205
1206     // Initialize a MovePicker object for the current position
1207     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1208     CheckInfo ci(pos);
1209     singleEvasion = isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1210     singularExtensionNode =   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1211                            && tte && tte->move()
1212                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1213                            && is_lower_bound(tte->type())
1214                            && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly;
1215
1216     // Avoid to do an expensive singular extension search on nodes where
1217     // such search had already failed in the past.
1218     if (  !PvNode
1219         && singularExtensionNode
1220         && depth < SingularExtensionDepth[PvNode] + 5 * OnePly)
1221     {
1222         TTEntry* ttx = TT.retrieve(pos.get_exclusion_key());
1223         if (ttx && is_lower_bound(ttx->type()))
1224             singularExtensionNode = false;
1225     }
1226
1227     // Step 10. Loop through moves
1228     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1229     while (   bestValue < beta
1230            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1231            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1232     {
1233       assert(move_is_ok(move));
1234
1235       if (move == excludedMove)
1236           continue;
1237
1238       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1239       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1240
1241       // Step 11. Decide the new search depth
1242       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1243
1244       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1245       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1246       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1247       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1248       if (   singularExtensionNode
1249           && move == tte->move()
1250           && ext < OnePly)
1251       {
1252           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1253
1254           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1255           {
1256               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1257               ss->excludedMove = move;
1258               ss->skipNullMove = true;
1259               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1260               ss->skipNullMove = false;
1261               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1262               if (v < b)
1263                   ext = OnePly;
1264           }
1265       }
1266
1267       newDepth = depth - OnePly + ext;
1268
1269       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1270       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1271
1272       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1273       if (   !PvNode
1274           && !captureOrPromotion
1275           && !isCheck
1276           && !dangerous
1277           &&  move != ttMove
1278           && !move_is_castle(move))
1279       {
1280           // Move count based pruning
1281           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1282               && !(threatMove && connected_threat(pos, move, threatMove))
1283               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1284               continue;
1285
1286           // Value based pruning
1287           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly for predicted depth,
1288           // but fixing this made program slightly weaker.
1289           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1290           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1291                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1292
1293           if (futilityValueScaled < beta)
1294           {
1295               if (futilityValueScaled > bestValue)
1296                   bestValue = futilityValueScaled;
1297               continue;
1298           }
1299       }
1300
1301       // Step 13. Make the move
1302       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1303
1304       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1305       // The first move in list is the expected PV
1306       if (PvNode && moveCount == 1)
1307           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1308                                     : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1309       else
1310       {
1311           // Step 14. Reduced depth search
1312           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1313           bool doFullDepthSearch = true;
1314
1315           if (    depth >= 3 * OnePly
1316               && !captureOrPromotion
1317               && !dangerous
1318               && !move_is_castle(move)
1319               && !move_is_killer(move, ss))
1320           {
1321               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1322               if (ss->reduction)
1323               {
1324                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1325                   value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1326                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1327
1328                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1329               }
1330
1331               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1332               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1333               // if the move fails high again then go with full depth search.
1334               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1335               {
1336                   assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1337
1338                   ss->reduction = OnePly;
1339                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, ply+1);
1340                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1341               }
1342               ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1343           }
1344
1345           // Step 15. Full depth search
1346           if (doFullDepthSearch)
1347           {
1348               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1349                                         : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1350
1351               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1352               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1353               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1354               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1355                   value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1356                                             : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1357           }
1358       }
1359
1360       // Step 16. Undo move
1361       pos.undo_move(move);
1362
1363       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1364
1365       // Step 17. Check for new best move
1366       if (value > bestValue)
1367       {
1368           bestValue = value;
1369           if (value > alpha)
1370           {
1371               if (PvNode && value < beta) // This guarantees that always: alpha < beta
1372                   alpha = value;
1373
1374               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1375                   ss->mateKiller = move;
1376
1377               ss->bestMove = move;
1378           }
1379       }
1380
1381       // Step 18. Check for split
1382       if (   depth >= MinimumSplitDepth
1383           && TM.active_threads() > 1
1384           && bestValue < beta
1385           && TM.available_thread_exists(threadID)
1386           && !AbortSearch
1387           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1388           && Iteration <= 99)
1389           TM.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1390                               threatMove, mateThreat, &moveCount, &mp, PvNode);
1391     }
1392
1393     // Step 19. Check for mate and stalemate
1394     // All legal moves have been searched and if there are
1395     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1396     // If one move was excluded return fail low score.
1397     if (!moveCount)
1398         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1399
1400     // Step 20. Update tables
1401     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1402     // history counters, and killer moves.
1403     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1404         return bestValue;
1405
1406     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1407     move = (bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove);
1408     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), f, depth, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1409
1410     // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1411     if (bestValue >= beta)
1412     {
1413         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1414         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1415         {
1416             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1417             update_killers(move, ss);
1418         }
1419     }
1420
1421     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1422
1423     return bestValue;
1424   }
1425
1426
1427   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1428   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1429   // less than OnePly).
1430
1431   template <NodeType PvNode>
1432   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1433
1434     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1435     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1436     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1437     assert(depth <= 0);
1438     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1439     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1440
1441     EvalInfo ei;
1442     StateInfo st;
1443     Move ttMove, move;
1444     Value bestValue, value, futilityValue, futilityBase;
1445     bool isCheck, deepChecks, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1446     const TTEntry* tte;
1447     Value oldAlpha = alpha;
1448
1449     TM.incrementNodeCounter(pos.thread());
1450     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1451
1452     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1453     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1454         return VALUE_DRAW;
1455
1456     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1457     // pruning, but only for move ordering.
1458     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1459     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1460
1461     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1462     {
1463         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1464         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1465     }
1466
1467     isCheck = pos.is_check();
1468
1469     // Evaluate the position statically
1470     if (isCheck)
1471     {
1472         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1473         ss->eval = VALUE_NONE;
1474         deepChecks = enoughMaterial = false;
1475     }
1476     else
1477     {
1478         if (tte)
1479         {
1480             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1481             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1482             bestValue = tte->static_value();
1483         }
1484         else
1485             bestValue = evaluate(pos, ei);
1486
1487         ss->eval = bestValue;
1488         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1489
1490         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1491         if (bestValue >= beta)
1492         {
1493             if (!tte)
1494                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1495
1496             return bestValue;
1497         }
1498
1499         if (PvNode && bestValue > alpha)
1500             alpha = bestValue;
1501
1502         // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1503         deepChecks = (depth == -OnePly && bestValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1504
1505         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1506         futilityBase = bestValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1507         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1508     }
1509
1510     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1511     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1512     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1513     // and we are near beta) will be generated.
1514     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1515     CheckInfo ci(pos);
1516
1517     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1518     while (   alpha < beta
1519            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1520     {
1521       assert(move_is_ok(move));
1522
1523       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1524
1525       // Futility pruning
1526       if (   !PvNode
1527           && !isCheck
1528           && !moveIsCheck
1529           &&  move != ttMove
1530           &&  enoughMaterial
1531           && !move_is_promotion(move)
1532           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1533       {
1534           futilityValue =  futilityBase
1535                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1536                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1537
1538           if (futilityValue < alpha)
1539           {
1540               if (futilityValue > bestValue)
1541                   bestValue = futilityValue;
1542               continue;
1543           }
1544       }
1545
1546       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1547       evasionPrunable =   isCheck
1548                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1549                        && !pos.move_is_capture(move)
1550                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1551                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1552
1553       // Don't search moves with negative SEE values
1554       if (   !PvNode
1555           && (!isCheck || evasionPrunable)
1556           &&  move != ttMove
1557           && !move_is_promotion(move)
1558           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1559           continue;
1560
1561       // Update current move
1562       ss->currentMove = move;
1563
1564       // Make and search the move
1565       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1566       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1);
1567       pos.undo_move(move);
1568
1569       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1570
1571       // New best move?
1572       if (value > bestValue)
1573       {
1574           bestValue = value;
1575           if (value > alpha)
1576           {
1577               alpha = value;
1578               ss->bestMove = move;
1579           }
1580        }
1581     }
1582
1583     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1584     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1585     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1586         return value_mated_in(ply);
1587
1588     // Update transposition table
1589     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1590     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1591     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), f, d, ss->bestMove, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1592
1593     // Update killers only for checking moves that fails high
1594     if (    bestValue >= beta
1595         && !pos.move_is_capture_or_promotion(ss->bestMove))
1596         update_killers(ss->bestMove, ss);
1597
1598     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1599
1600     return bestValue;
1601   }
1602
1603
1604   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1605   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1606   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1607   // table, done a null move search, and searched the first move before
1608   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1609   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1610   // care of after we return from the split point.
1611
1612   template <NodeType PvNode>
1613   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1614
1615     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1616     assert(TM.active_threads() > 1);
1617
1618     StateInfo st;
1619     Move move;
1620     Depth ext, newDepth;
1621     Value value;
1622     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1623     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1624     int moveCount;
1625     value = -VALUE_INFINITE;
1626
1627     Position pos(*sp->pos, threadID);
1628     CheckInfo ci(pos);
1629     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1630     isCheck = pos.is_check();
1631
1632     // Step 10. Loop through moves
1633     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1634     lock_grab(&(sp->lock));
1635
1636     while (    sp->bestValue < sp->beta
1637            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1638            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1639     {
1640       moveCount = ++sp->moveCount;
1641       lock_release(&(sp->lock));
1642
1643       assert(move_is_ok(move));
1644
1645       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1646       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1647
1648       // Step 11. Decide the new search depth
1649       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1650       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1651
1652       // Update current move
1653       ss->currentMove = move;
1654
1655       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1656       if (   !PvNode
1657           && !captureOrPromotion
1658           && !isCheck
1659           && !dangerous
1660           && !move_is_castle(move))
1661       {
1662           // Move count based pruning
1663           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1664               && !(sp->threatMove && connected_threat(pos, move, sp->threatMove))
1665               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1666           {
1667               lock_grab(&(sp->lock));
1668               continue;
1669           }
1670
1671           // Value based pruning
1672           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1673           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1674                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1675
1676           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1677           {
1678               lock_grab(&(sp->lock));
1679
1680               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1681                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1682               continue;
1683           }
1684       }
1685
1686       // Step 13. Make the move
1687       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1688
1689       // Step 14. Reduced search
1690       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1691       bool doFullDepthSearch = true;
1692
1693       if (   !captureOrPromotion
1694           && !dangerous
1695           && !move_is_castle(move)
1696           && !move_is_killer(move, ss))
1697       {
1698           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1699           if (ss->reduction)
1700           {
1701               Value localAlpha = sp->alpha;
1702               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1703               value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1704                                  : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, d, sp->ply+1);
1705
1706               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1707           }
1708
1709           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1710           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1711           // if the move fails high again then go with full depth search.
1712           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1713           {
1714               assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1715
1716               ss->reduction = OnePly;
1717               Value localAlpha = sp->alpha;
1718               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, sp->ply+1);
1719               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1720           }
1721           ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1722       }
1723
1724       // Step 15. Full depth search
1725       if (doFullDepthSearch)
1726       {
1727           Value localAlpha = sp->alpha;
1728           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1729                                     : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1);
1730
1731           // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1732           // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1733           // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1734           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1735               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, Depth(0), sp->ply+1)
1736                                         : - search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1);
1737       }
1738
1739       // Step 16. Undo move
1740       pos.undo_move(move);
1741
1742       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1743
1744       // Step 17. Check for new best move
1745       lock_grab(&(sp->lock));
1746
1747       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1748       {
1749           sp->bestValue = value;
1750
1751           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1752           {
1753               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1754                   sp->stopRequest = true;
1755
1756               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1757                   sp->alpha = value;
1758
1759               sp->parentSstack->bestMove = ss->bestMove = move;
1760           }
1761       }
1762     }
1763
1764     /* Here we have the lock still grabbed */
1765
1766     sp->slaves[threadID] = 0;
1767
1768     lock_release(&(sp->lock));
1769   }
1770
1771
1772   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1773   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1774   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1775   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1776   // second move is assumed to be a move from the current position.
1777
1778   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1779
1780     Square f1, t1, f2, t2;
1781     Piece p;
1782
1783     assert(move_is_ok(m1));
1784     assert(move_is_ok(m2));
1785
1786     if (m2 == MOVE_NONE)
1787         return false;
1788
1789     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1790     f2 = move_from(m2);
1791     t1 = move_to(m1);
1792     if (f2 == t1)
1793         return true;
1794
1795     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1796     t2 = move_to(m2);
1797     f1 = move_from(m1);
1798     if (t2 == f1)
1799         return true;
1800
1801     // Case 3: Moving through the vacated square
1802     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1803         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1804       return true;
1805
1806     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1807     p = pos.piece_on(t1);
1808     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1809         return true;
1810
1811     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1812     if (    piece_is_slider(p)
1813         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1814         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1815     {
1816         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1817         // move is the opposite of the checking piece.
1818         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1819         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1820
1821         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1822             return true;
1823     }
1824     return false;
1825   }
1826
1827
1828   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one eventually
1829   // compensated for the ply.
1830
1831   bool value_is_mate(Value value) {
1832
1833     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1834
1835     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1836           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1837   }
1838
1839
1840   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1841   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1842   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1843
1844   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1845
1846     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1847       return v + ply;
1848
1849     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1850       return v - ply;
1851
1852     return v;
1853   }
1854
1855
1856   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1857   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1858
1859   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1860
1861     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1862       return v - ply;
1863
1864     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1865       return v + ply;
1866
1867     return v;
1868   }
1869
1870
1871   // move_is_killer() checks if the given move is among the killer moves
1872
1873   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1874
1875       if (ss->killers[0] == m || ss->killers[1] == m)
1876           return true;
1877
1878       return false;
1879   }
1880
1881
1882   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1883   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1884   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1885   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1886   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1887   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1888   template <NodeType PvNode>
1889   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1890                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1891
1892     assert(m != MOVE_NONE);
1893
1894     Depth result = Depth(0);
1895     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1896
1897     if (*dangerous)
1898     {
1899         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1900             result += CheckExtension[PvNode];
1901
1902         if (singleEvasion)
1903             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1904
1905         if (mateThreat)
1906             result += MateThreatExtension[PvNode];
1907     }
1908
1909     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1910     {
1911         Color c = pos.side_to_move();
1912         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1913         {
1914             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1915             *dangerous = true;
1916         }
1917         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1918         {
1919             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1920             *dangerous = true;
1921         }
1922     }
1923
1924     if (   captureOrPromotion
1925         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1926         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1927             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1928         && !move_is_promotion(m)
1929         && !move_is_ep(m))
1930     {
1931         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1932         *dangerous = true;
1933     }
1934
1935     if (   PvNode
1936         && captureOrPromotion
1937         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1938         && pos.see_sign(m) >= 0)
1939     {
1940         result += OnePly/2;
1941         *dangerous = true;
1942     }
1943
1944     return Min(result, OnePly);
1945   }
1946
1947
1948   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1949   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1950
1951   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1952
1953     assert(move_is_ok(m));
1954     assert(threat && move_is_ok(threat));
1955     assert(!pos.move_is_check(m));
1956     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1957     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1958
1959     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1960
1961     mfrom = move_from(m);
1962     mto = move_to(m);
1963     tfrom = move_from(threat);
1964     tto = move_to(threat);
1965
1966     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1967     if (mfrom == tto)
1968         return true;
1969
1970     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1971     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1972     if (   pos.move_is_capture(threat)
1973         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1974             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1975         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1976         return true;
1977
1978     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1979     // prune safe moves which block its ray.
1980     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1981         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1982         && pos.see_sign(m) >= 0)
1983         return true;
1984
1985     return false;
1986   }
1987
1988
1989   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1990   // can be used at a given point in search.
1991
1992   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1993
1994     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1995
1996     return   (   tte->depth() >= depth
1997               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
1998               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
1999
2000           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2001               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2002   }
2003
2004
2005   // refine_eval() returns the transposition table score if
2006   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2007
2008   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2009
2010       if (!tte)
2011           return defaultEval;
2012
2013       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2014
2015       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2016           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2017           return v;
2018
2019       return defaultEval;
2020   }
2021
2022
2023   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2024   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2025
2026   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2027                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2028
2029     Move m;
2030
2031     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2032
2033     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2034     {
2035         m = movesSearched[i];
2036
2037         assert(m != move);
2038
2039         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2040             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2041     }
2042   }
2043
2044
2045   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2046   // among the killer moves of that ply.
2047
2048   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2049
2050     if (m == ss->killers[0])
2051         return;
2052
2053     ss->killers[1] = ss->killers[0];
2054     ss->killers[0] = m;
2055   }
2056
2057
2058   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2059   // the static position evaluation before and after the move.
2060
2061   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2062
2063     if (   m != MOVE_NULL
2064         && before != VALUE_NONE
2065         && after != VALUE_NONE
2066         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2067         && !move_is_castle(m)
2068         && !move_is_promotion(m))
2069         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2070   }
2071
2072
2073   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2074   // since the beginning of the current search.
2075
2076   int current_search_time() {
2077
2078     return get_system_time() - SearchStartTime;
2079   }
2080
2081
2082   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI protocol
2083
2084   std::string value_to_uci(Value v) {
2085
2086     std::stringstream s;
2087
2088     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * OnePly)
2089       s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to pawn = 100
2090     else
2091       s << "mate " << (v > 0 ? (VALUE_MATE - v + 1) / 2 : -(VALUE_MATE + v) / 2 );
2092
2093     return s.str();
2094   }
2095
2096   // nps() computes the current nodes/second count.
2097
2098   int nps() {
2099
2100     int t = current_search_time();
2101     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2102   }
2103
2104
2105   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2106   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2107   // search.
2108
2109   void poll() {
2110
2111     static int lastInfoTime;
2112     int t = current_search_time();
2113
2114     //  Poll for input
2115     if (Bioskey())
2116     {
2117         // We are line oriented, don't read single chars
2118         std::string command;
2119
2120         if (!std::getline(std::cin, command))
2121             command = "quit";
2122
2123         if (command == "quit")
2124         {
2125             AbortSearch = true;
2126             PonderSearch = false;
2127             Quit = true;
2128             return;
2129         }
2130         else if (command == "stop")
2131         {
2132             AbortSearch = true;
2133             PonderSearch = false;
2134         }
2135         else if (command == "ponderhit")
2136             ponderhit();
2137     }
2138
2139     // Print search information
2140     if (t < 1000)
2141         lastInfoTime = 0;
2142
2143     else if (lastInfoTime > t)
2144         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2145         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2146         lastInfoTime = 0;
2147
2148     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2149     {
2150         lastInfoTime = t;
2151
2152         if (dbg_show_mean)
2153             dbg_print_mean();
2154
2155         if (dbg_show_hit_rate)
2156             dbg_print_hit_rate();
2157
2158         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2159              << " time " << t << endl;
2160     }
2161
2162     // Should we stop the search?
2163     if (PonderSearch)
2164         return;
2165
2166     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2167                            && !AspirationFailLow
2168                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2169
2170     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2171                      || stillAtFirstMove;
2172
2173     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2174         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2175         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2176         AbortSearch = true;
2177   }
2178
2179
2180   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2181   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2182   // it correctly predicted the opponent's move.
2183
2184   void ponderhit() {
2185
2186     int t = current_search_time();
2187     PonderSearch = false;
2188
2189     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2190                            && !AspirationFailLow
2191                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2192
2193     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2194                      || stillAtFirstMove;
2195
2196     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2197         AbortSearch = true;
2198   }
2199
2200
2201   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2202   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2203
2204   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2205
2206     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2207     {
2208         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2209         ss->skipNullMove = false;
2210         ss->reduction = Depth(0);
2211
2212         if (i < 3)
2213             ss->killers[0] = ss->killers[1] = ss->mateKiller = MOVE_NONE;
2214     }
2215   }
2216
2217
2218   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2219   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2220   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2221   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2222   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2223   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2224
2225   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2226
2227     std::string command;
2228
2229     while (true)
2230     {
2231         if (!std::getline(std::cin, command))
2232             command = "quit";
2233
2234         if (command == "quit")
2235         {
2236             Quit = true;
2237             break;
2238         }
2239         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2240             break;
2241     }
2242   }
2243
2244
2245   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2246   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2247
2248   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2249
2250     cout << "info depth " << Iteration
2251          << " score "     << value_to_uci(value)
2252          << (value >= beta ? " lowerbound" : value <= alpha ? " upperbound" : "")
2253          << " time "  << current_search_time()
2254          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2255          << " nps "   << nps()
2256          << " pv ";
2257
2258     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2259         cout << *m << " ";
2260
2261     cout << endl;
2262
2263     if (UseLogFile)
2264     {
2265         ValueType t = value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2266                       value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2267
2268         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2269                              TM.nodes_searched(), value, t, pv) << endl;
2270     }
2271   }
2272
2273
2274   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2275   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2276   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2277
2278   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]) {
2279
2280     StateInfo st;
2281     TTEntry* tte;
2282     Position p(pos, pos.thread());
2283     EvalInfo ei;
2284     Value v;
2285
2286     for (int i = 0; pv[i] != MOVE_NONE; i++)
2287     {
2288         tte = TT.retrieve(p.get_key());
2289         if (!tte || tte->move() != pv[i])
2290         {
2291             v = (p.is_check() ? VALUE_NONE : evaluate(p, ei));
2292             TT.store(p.get_key(), VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[i], v, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
2293         }
2294         p.do_move(pv[i], st);
2295     }
2296   }
2297
2298
2299   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2300   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2301   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2302   // long PV to print that is important for position analysis.
2303
2304   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]) {
2305
2306     StateInfo st;
2307     TTEntry* tte;
2308     Position p(pos, pos.thread());
2309     int ply = 0;
2310
2311     assert(bestMove != MOVE_NONE);
2312
2313     pv[ply] = bestMove;
2314     p.do_move(pv[ply++], st);
2315
2316     while (   (tte = TT.retrieve(p.get_key())) != NULL
2317            && tte->move() != MOVE_NONE
2318            && move_is_legal(p, tte->move())
2319            && ply < PLY_MAX
2320            && (!p.is_draw() || ply < 2))
2321     {
2322         pv[ply] = tte->move();
2323         p.do_move(pv[ply++], st);
2324     }
2325     pv[ply] = MOVE_NONE;
2326   }
2327
2328
2329   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2330   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2331   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2332   // threads and one for Windows threads.
2333
2334 #if !defined(_MSC_VER)
2335
2336   void* init_thread(void *threadID) {
2337
2338     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2339     return NULL;
2340   }
2341
2342 #else
2343
2344   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2345
2346     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2347     return 0;
2348   }
2349
2350 #endif
2351
2352
2353   /// The ThreadsManager class
2354
2355   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2356   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2357   // counters used to sort the moves at root.
2358
2359   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2360
2361     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2362         threads[i].nodes = 0ULL;
2363   }
2364
2365   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2366
2367     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2368         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2369   }
2370
2371   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2372
2373     int64_t result = 0ULL;
2374     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2375         result += threads[i].nodes;
2376
2377     return result;
2378   }
2379
2380   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2381
2382     our = their = 0UL;
2383     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2384     {
2385         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2386         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2387     }
2388   }
2389
2390
2391   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2392   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2393   // object for which the current thread is the master.
2394
2395   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2396
2397     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2398
2399     while (true)
2400     {
2401         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2402         // master should exit as last one.
2403         if (AllThreadsShouldExit)
2404         {
2405             assert(!sp);
2406             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2407             return;
2408         }
2409
2410         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2411         // instead of wasting CPU time polling for work.
2412         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2413         {
2414             assert(!sp);
2415             assert(threadID != 0);
2416             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2417
2418 #if !defined(_MSC_VER)
2419             lock_grab(&WaitLock);
2420             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2421                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2422             lock_release(&WaitLock);
2423 #else
2424             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2425 #endif
2426         }
2427
2428         // If thread has just woken up, mark it as available
2429         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2430             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2431
2432         // If this thread has been assigned work, launch a search
2433         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2434         {
2435             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2436
2437             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2438
2439             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2440                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2441             else
2442                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2443
2444             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2445
2446             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2447         }
2448
2449         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2450         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2451         int i = 0;
2452         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2453
2454         if (i == ActiveThreads)
2455         {
2456             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2457             // be sure sp->lock has been released before to return.
2458             lock_grab(&(sp->lock));
2459             lock_release(&(sp->lock));
2460
2461             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2462
2463             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2464             return;
2465         }
2466     }
2467   }
2468
2469
2470   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2471   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2472   // objects.
2473
2474   void ThreadsManager::init_threads() {
2475
2476     volatile int i;
2477     bool ok;
2478
2479 #if !defined(_MSC_VER)
2480     pthread_t pthread[1];
2481 #endif
2482
2483     // Initialize global locks
2484     lock_init(&MPLock);
2485     lock_init(&WaitLock);
2486
2487 #if !defined(_MSC_VER)
2488     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2489 #else
2490     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2491         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2492 #endif
2493
2494     // Initialize splitPoints[] locks
2495     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2496         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2497             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2498
2499     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2500     AllThreadsShouldExit = false;
2501
2502     // Threads will be put to sleep as soon as created
2503     AllThreadsShouldSleep = true;
2504
2505     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2506     ActiveThreads = 1;
2507     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2508     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2509         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2510
2511     // Launch the helper threads
2512     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2513     {
2514
2515 #if !defined(_MSC_VER)
2516         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2517 #else
2518         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2519 #endif
2520
2521         if (!ok)
2522         {
2523             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2524             Application::exit_with_failure();
2525         }
2526
2527         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2528         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2529     }
2530   }
2531
2532
2533   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2534   // helper threads exit cleanly.
2535
2536   void ThreadsManager::exit_threads() {
2537
2538     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2539     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2540     wake_sleeping_threads();
2541
2542     // This makes the threads to exit idle_loop()
2543     AllThreadsShouldExit = true;
2544
2545     // Wait for thread termination
2546     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2547         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2548
2549     // Now we can safely destroy the locks
2550     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2551         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2552             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2553
2554     lock_destroy(&WaitLock);
2555     lock_destroy(&MPLock);
2556   }
2557
2558
2559   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2560   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2561   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2562
2563   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2564
2565     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2566
2567     SplitPoint* sp;
2568
2569     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2570     return sp != NULL;
2571   }
2572
2573
2574   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2575   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2576   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2577   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2578   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2579   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2580   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2581
2582   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2583
2584     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2585     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2586     assert(ActiveThreads > 1);
2587
2588     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2589         return false;
2590
2591     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2592     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2593
2594     if (localActiveSplitPoints == 0)
2595         // No active split points means that the thread is available as
2596         // a slave for any other thread.
2597         return true;
2598
2599     if (ActiveThreads == 2)
2600         return true;
2601
2602     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2603     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2604     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2605     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2606         return true;
2607
2608     return false;
2609   }
2610
2611
2612   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2613   // a slave for the thread with threadID "master".
2614
2615   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2616
2617     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2618     assert(ActiveThreads > 1);
2619
2620     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2621         if (thread_is_available(i, master))
2622             return true;
2623
2624     return false;
2625   }
2626
2627
2628   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2629   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2630   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2631   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2632   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2633   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2634   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2635   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2636   // split() returns.
2637
2638   template <bool Fake>
2639   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2640                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, Move threatMove,
2641                              bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2642     assert(p.is_ok());
2643     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2644     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2645     assert(*bestValue <= *alpha);
2646     assert(*alpha < beta);
2647     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2648     assert(depth > Depth(0));
2649     assert(p.thread() >= 0 && p.thread() < ActiveThreads);
2650     assert(ActiveThreads > 1);
2651
2652     int i, master = p.thread();
2653     Thread& masterThread = threads[master];
2654
2655     lock_grab(&MPLock);
2656
2657     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2658     // active split points, don't split.
2659     if (   !available_thread_exists(master)
2660         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2661     {
2662         lock_release(&MPLock);
2663         return;
2664     }
2665
2666     // Pick the next available split point object from the split point stack
2667     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2668
2669     // Initialize the split point object
2670     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2671     splitPoint.stopRequest = false;
2672     splitPoint.ply = ply;
2673     splitPoint.depth = depth;
2674     splitPoint.threatMove = threatMove;
2675     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2676     splitPoint.alpha = *alpha;
2677     splitPoint.beta = beta;
2678     splitPoint.pvNode = pvNode;
2679     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2680     splitPoint.mp = mp;
2681     splitPoint.moveCount = *moveCount;
2682     splitPoint.pos = &p;
2683     splitPoint.parentSstack = ss;
2684     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2685         splitPoint.slaves[i] = 0;
2686
2687     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2688
2689     // If we are here it means we are not available
2690     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2691
2692     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2693
2694     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2695     for (i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2696         if (thread_is_available(i, master))
2697         {
2698             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2699             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2700             splitPoint.slaves[i] = 1;
2701             workersCnt++;
2702         }
2703
2704     assert(Fake || workersCnt > 1);
2705
2706     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2707     lock_release(&MPLock);
2708
2709     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2710     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2711     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2712         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2713         {
2714             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2715
2716             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2717
2718             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2719         }
2720
2721     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2722     // which it will instantly launch a search, because its state is
2723     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2724     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2725     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2726     idle_loop(master, &splitPoint);
2727
2728     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2729     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2730     lock_grab(&MPLock);
2731
2732     *alpha = splitPoint.alpha;
2733     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2734     masterThread.activeSplitPoints--;
2735     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2736
2737     lock_release(&MPLock);
2738   }
2739
2740
2741   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2742   // to start a new search from the root.
2743
2744   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2745
2746     assert(AllThreadsShouldSleep);
2747     assert(ActiveThreads > 0);
2748
2749     AllThreadsShouldSleep = false;
2750
2751     if (ActiveThreads == 1)
2752         return;
2753
2754 #if !defined(_MSC_VER)
2755     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2756     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2757     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2758 #else
2759     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2760         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2761 #endif
2762
2763   }
2764
2765
2766   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2767   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2768   // finished the job and should be idle.
2769
2770   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2771
2772     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2773
2774     // This makes the threads to go to sleep
2775     AllThreadsShouldSleep = true;
2776   }
2777
2778   /// The RootMoveList class
2779
2780   // RootMoveList c'tor
2781
2782   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2783
2784     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2785     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2786     StateInfo st;
2787     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2788
2789     // Initialize search stack
2790     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2791     ss[0].currentMove = ss[0].bestMove = MOVE_NONE;
2792     ss[0].eval = VALUE_NONE;
2793
2794     // Generate all legal moves
2795     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2796
2797     // Add each move to the moves[] array
2798     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2799     {
2800         bool includeMove = includeAllMoves;
2801
2802         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2803             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2804
2805         if (!includeMove)
2806             continue;
2807
2808         // Find a quick score for the move
2809         pos.do_move(cur->move, st);
2810         ss[0].currentMove = cur->move;
2811         moves[count].move = cur->move;
2812         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1);
2813         moves[count].pv[0] = cur->move;
2814         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2815         pos.undo_move(cur->move);
2816         count++;
2817     }
2818     sort();
2819   }
2820
2821
2822   // RootMoveList simple methods definitions
2823
2824   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2825
2826     moves[moveNum].nodes = nodes;
2827     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2828   }
2829
2830   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2831
2832     moves[moveNum].ourBeta = our;
2833     moves[moveNum].theirBeta = their;
2834   }
2835
2836   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2837
2838     int j;
2839
2840     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2841         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2842
2843     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2844   }
2845
2846
2847   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2848   // iteration.
2849
2850   void RootMoveList::sort() {
2851
2852     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2853   }
2854
2855
2856   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2857   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2858   // correctly in MultiPV mode.
2859
2860   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2861
2862     int i,j;
2863
2864     for (i = 1; i <= n; i++)
2865     {
2866         RootMove rm = moves[i];
2867         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2868             moves[j] = moves[j - 1];
2869
2870         moves[j] = rm;
2871     }
2872   }
2873
2874 } // namspace