Big qsearch() cleanup
[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, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
93                Depth depth, 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     SplitPoint SplitPointStack[MAX_THREADS][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
102
103     Lock MPLock, WaitLock;
104
105 #if !defined(_MSC_VER)
106     pthread_cond_t WaitCond;
107 #else
108     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
109 #endif
110
111   };
112
113
114   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
115   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
116   // in the case of moves which fail low).
117
118   struct RootMove {
119
120     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
121
122     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
123     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
124     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
125     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
126     bool operator<(const RootMove& m) const {
127
128         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
129     }
130
131     Move move;
132     Value score;
133     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
134     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
135   };
136
137
138   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
139   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
140
141   class RootMoveList {
142
143   public:
144     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
145
146     int move_count() const { return count; }
147     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
148     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
149     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
150     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
151     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
152
153     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
154     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
155     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
156     void sort();
157     void sort_multipv(int n);
158
159   private:
160     static const int MaxRootMoves = 500;
161     RootMove moves[MaxRootMoves];
162     int count;
163   };
164
165
166   /// Adjustments
167
168   // Step 6. Razoring
169
170   // Maximum depth for razoring
171   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
172
173   // Dynamic razoring margin based on depth
174   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
175
176   // Step 8. Null move search with verification search
177
178   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
179   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
180   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
181
182   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
183   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
184
185   // Step 9. Internal iterative deepening
186
187   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
188   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 5 * OnePly /* PV */};
189
190   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
191   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
192   const Value IIDMargin = Value(0x100);
193
194   // Step 11. Decide the new search depth
195
196   // Extensions. Configurable UCI options
197   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
198   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
199   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
200
201   // Minimum depth for use of singular extension
202   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 6 * OnePly /* PV */};
203
204   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
205   // remaining ones we will extend it.
206   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
207
208   // Step 12. Futility pruning
209
210   // Futility margin for quiescence search
211   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
212
213   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
214   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
215   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
216
217   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 0)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
218   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
219
220   // Step 14. Reduced search
221
222   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
223   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
224
225   template <NodeType PV>
226   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
227
228   // Common adjustments
229
230   // Search depth at iteration 1
231   const Depth InitialDepth = OnePly;
232
233   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
234   // better than the second best move.
235   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
236
237   // Last seconds noise filtering (LSN)
238   const bool UseLSNFiltering = true;
239   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
240   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
241   bool loseOnTime = false;
242
243
244   /// Global variables
245
246   // Iteration counter
247   int Iteration;
248
249   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
250   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
251   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
252
253   // Search window management
254   int AspirationDelta;
255
256   // MultiPV mode
257   int MultiPV;
258
259   // Time managment variables
260   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
261   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
262   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
263   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
264
265   // Log file
266   bool UseLogFile;
267   std::ofstream LogFile;
268
269   // Multi-threads related variables
270   Depth MinimumSplitDepth;
271   int MaxThreadsPerSplitPoint;
272   ThreadsManager TM;
273
274   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
275   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
276   int NodesSincePoll;
277   int NodesBetweenPolls = 30000;
278
279   // History table
280   History H;
281
282   /// Local functions
283
284   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
285   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
286
287   template <NodeType PvNode>
288   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
289
290   template <NodeType PvNode>
291   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
292
293   template <NodeType PvNode>
294   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
295
296   template <NodeType PvNode>
297   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
298
299   void update_pv(SearchStack* ss, int ply);
300   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack* ss, int ply);
301   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
302   bool value_is_mate(Value value);
303   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss);
304   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
305   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
306   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
307   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
308   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
309   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
310
311   int current_search_time();
312   int nps();
313   void poll();
314   void ponderhit();
315   void wait_for_stop_or_ponderhit();
316   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
317   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Value value);
318
319 #if !defined(_MSC_VER)
320   void *init_thread(void *threadID);
321 #else
322   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
323 #endif
324
325 }
326
327
328 ////
329 //// Functions
330 ////
331
332 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
333 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
334
335 void init_threads() { TM.init_threads(); }
336 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
337 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
338
339
340 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
341
342 void init_search() {
343
344   int d;  // depth (OnePly == 2)
345   int hd; // half depth (OnePly == 1)
346   int mc; // moveCount
347
348   // Init reductions array
349   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
350   {
351       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
352       double nonPVRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 1.5;
353       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
354       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
355   }
356
357   // Init futility margins array
358   for (d = 0; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
359       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = 112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1) - 8 * mc + 45;
360
361   // Init futility move count array
362   for (d = 0; d < 32; d++)
363       FutilityMoveCountArray[d] = 3 + (1 << (3 * d / 8));
364 }
365
366
367 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
368 // new search from the root.
369 void SearchStack::init(int ply) {
370
371   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
372   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
373   reduction = Depth(0);
374   eval = VALUE_NONE;
375 }
376
377 void SearchStack::initKillers() {
378
379   mateKiller = MOVE_NONE;
380   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
381       killers[i] = MOVE_NONE;
382 }
383
384
385 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
386 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
387
388 int perft(Position& pos, Depth depth)
389 {
390     StateInfo st;
391     Move move;
392     int sum = 0;
393     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
394
395     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
396     // the moves, just to count them.
397     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
398     {
399         while (mp.get_next_move()) sum++;
400         return sum;
401     }
402
403     // Loop through all legal moves
404     CheckInfo ci(pos);
405     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
406     {
407         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
408         sum += perft(pos, depth - OnePly);
409         pos.undo_move(move);
410     }
411     return sum;
412 }
413
414
415 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
416 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
417 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
418 /// when a quit command is received during the search.
419
420 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
421            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
422            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
423
424   // Initialize global search variables
425   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
426   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
427   NodesSincePoll = 0;
428   TM.resetNodeCounters();
429   SearchStartTime = get_system_time();
430   ExactMaxTime = maxTime;
431   MaxDepth = maxDepth;
432   MaxNodes = maxNodes;
433   InfiniteSearch = infinite;
434   PonderSearch = ponder;
435   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
436
437   // Look for a book move, only during games, not tests
438   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
439   {
440       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
441           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
442
443       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
444       if (bookMove != MOVE_NONE)
445       {
446           if (PonderSearch)
447               wait_for_stop_or_ponderhit();
448
449           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
450           return true;
451       }
452   }
453
454   // Reset loseOnTime flag at the beginning of a new game
455   if (button_was_pressed("New Game"))
456       loseOnTime = false;
457
458   // Read UCI option values
459   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
460   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
461       TT.clear();
462
463   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
464   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
465   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
466   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
467   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
468   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
469   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
470   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
471   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
472   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
473   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
474   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
475
476   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
477   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
478   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
479   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
480   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
481
482   if (UseLogFile)
483       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
484
485   read_weights(pos.side_to_move());
486
487   // Set the number of active threads
488   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
489   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
490   {
491       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
492       init_eval(TM.active_threads());
493   }
494
495   // Wake up sleeping threads
496   TM.wake_sleeping_threads();
497
498   // Set thinking time
499   int myTime = time[side_to_move];
500   int myIncrement = increment[side_to_move];
501   if (UseTimeManagement)
502   {
503       if (!movesToGo) // Sudden death time control
504       {
505           if (myIncrement)
506           {
507               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
508               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
509           }
510           else // Blitz game without increment
511           {
512               MaxSearchTime = myTime / 30;
513               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
514           }
515       }
516       else // (x moves) / (y minutes)
517       {
518           if (movesToGo == 1)
519           {
520               MaxSearchTime = myTime / 2;
521               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
522           }
523           else
524           {
525               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
526               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
527           }
528       }
529
530       if (get_option_value_bool("Ponder"))
531       {
532           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
533           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
534       }
535   }
536
537   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
538   // heavy time pressure.
539   if (MaxNodes)
540       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
541   else if (myTime && myTime < 1000)
542       NodesBetweenPolls = 1000;
543   else if (myTime && myTime < 5000)
544       NodesBetweenPolls = 5000;
545   else
546       NodesBetweenPolls = 30000;
547
548   // Write search information to log file
549   if (UseLogFile)
550       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
551               << "infinite: "  << infinite
552               << " ponder: "   << ponder
553               << " time: "     << myTime
554               << " increment: " << myIncrement
555               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
556
557   // LSN filtering. Used only for developing purposes, disabled by default
558   if (   UseLSNFiltering
559       && loseOnTime)
560   {
561       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
562        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
563            /* wait here */;
564   }
565
566   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
567   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
568
569   if (UseLSNFiltering)
570   {
571       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
572       // decide to lose on time.
573       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
574           && myTime < LSNTime
575           && myIncrement == 0
576           && movesToGo == 0
577           && v < -LSNValue)
578       {
579           loseOnTime = true;
580       }
581       else if (loseOnTime)
582       {
583           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
584           loseOnTime = false;
585       }
586   }
587
588   if (UseLogFile)
589       LogFile.close();
590
591   TM.put_threads_to_sleep();
592
593   return !Quit;
594 }
595
596
597 namespace {
598
599   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
600   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
601   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
602   // reached.
603
604   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
605
606     Position p(pos, pos.thread());
607     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
608     Move EasyMove = MOVE_NONE;
609     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
610
611     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
612     RootMoveList rml(p, searchMoves);
613
614     // Handle special case of searching on a mate/stale position
615     if (rml.move_count() == 0)
616     {
617         if (PonderSearch)
618             wait_for_stop_or_ponderhit();
619
620         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
621     }
622
623     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
624     // so to output information also for iteration 1.
625     cout << "info depth " << 1
626          << "\ninfo depth " << 1
627          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
628          << " time " << current_search_time()
629          << " nodes " << TM.nodes_searched()
630          << " nps " << nps()
631          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
632
633     // Initialize
634     TT.new_search();
635     H.clear();
636     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
637     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
638     p.reset_ply();
639     Iteration = 1;
640
641     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
642     if (   rml.move_count() == 1
643         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
644         EasyMove = rml.get_move(0);
645
646     // Iterative deepening loop
647     while (Iteration < PLY_MAX)
648     {
649         // Initialize iteration
650         Iteration++;
651         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
652
653         cout << "info depth " << Iteration << endl;
654
655         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
656         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
657         {
658             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
659             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
660
661             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
662             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
663
664             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
665             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
666         }
667
668         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
669         value = root_search(p, ss, rml, &alpha, &beta);
670
671         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
672         // been overwritten during the search.
673         TT.insert_pv(p, ss->pv);
674
675         if (AbortSearch)
676             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
677
678         //Save info about search result
679         ValueByIteration[Iteration] = value;
680
681         // Drop the easy move if differs from the new best move
682         if (ss->pv[0] != EasyMove)
683             EasyMove = MOVE_NONE;
684
685         if (UseTimeManagement)
686         {
687             // Time to stop?
688             bool stopSearch = false;
689
690             // Stop search early if there is only a single legal move,
691             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
692             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
693                 stopSearch = true;
694
695             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
696             if (  Iteration >= 6
697                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
698                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
699                 stopSearch = true;
700
701             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
702             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
703             if (   Iteration >= 8
704                 && EasyMove == ss->pv[0]
705                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
706                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
707                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
708                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
709                 stopSearch = true;
710
711             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
712             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
713                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
714                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
715
716             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
717             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
718             // move at the next iteration anyway.
719             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
720                 stopSearch = true;
721
722             if (stopSearch)
723             {
724                 if (PonderSearch)
725                     StopOnPonderhit = true;
726                 else
727                     break;
728             }
729         }
730
731         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
732             break;
733     }
734
735     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
736     // best move before we are told to do so.
737     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
738         wait_for_stop_or_ponderhit();
739     else
740         // Print final search statistics
741         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
742              << " nps " << nps()
743              << " time " << current_search_time()
744              << " hashfull " << TT.full() << endl;
745
746     // Print the best move and the ponder move to the standard output
747     if (ss->pv[0] == MOVE_NONE)
748     {
749         ss->pv[0] = rml.get_move(0);
750         ss->pv[1] = MOVE_NONE;
751     }
752
753     assert(ss->pv[0] != MOVE_NONE);
754
755     cout << "bestmove " << ss->pv[0];
756
757     if (ss->pv[1] != MOVE_NONE)
758         cout << " ponder " << ss->pv[1];
759
760     cout << endl;
761
762     if (UseLogFile)
763     {
764         if (dbg_show_mean)
765             dbg_print_mean(LogFile);
766
767         if (dbg_show_hit_rate)
768             dbg_print_hit_rate(LogFile);
769
770         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
771                 << "\nNodes/second: " << nps()
772                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss->pv[0]);
773
774         StateInfo st;
775         p.do_move(ss->pv[0], st);
776         LogFile << "\nPonder move: "
777                 << move_to_san(p, ss->pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
778                 << endl;
779     }
780     return rml.get_move_score(0);
781   }
782
783
784   // root_search() is the function which searches the root node. It is
785   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
786   // scheme, prints some information to the standard output and handles
787   // the fail low/high loops.
788
789   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
790
791     EvalInfo ei;
792     StateInfo st;
793     CheckInfo ci(pos);
794     int64_t nodes;
795     Move move;
796     Depth depth, ext, newDepth;
797     Value value, alpha, beta;
798     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
799     int researchCountFH, researchCountFL;
800
801     researchCountFH = researchCountFL = 0;
802     alpha = *alphaPtr;
803     beta = *betaPtr;
804     isCheck = pos.is_check();
805
806     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, init_ss_array() has already initialized root node)
807     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
808     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
809     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
810
811     // Step 5. Evaluate the position statically
812     // At root we do this only to get reference value for child nodes
813     if (!isCheck)
814         ss->eval = evaluate(pos, ei);
815
816     // Step 6. Razoring (omitted at root)
817     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
818     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
819     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
820
821     // Step extra. Fail low loop
822     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
823     // with bigger window until we are not failing low anymore.
824     while (1)
825     {
826         // Sort the moves before to (re)search
827         rml.sort();
828
829         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
830         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
831         {
832             // This is used by time management
833             FirstRootMove = (i == 0);
834
835             // Save the current node count before the move is searched
836             nodes = TM.nodes_searched();
837
838             // Reset beta cut-off counters
839             TM.resetBetaCounters();
840
841             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
842             // the standard output.
843             move = ss->currentMove = rml.get_move(i);
844
845             if (current_search_time() >= 1000)
846                 cout << "info currmove " << move
847                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
848
849             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
850             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
851
852             // Step 11. Decide the new search depth
853             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
854             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
855             newDepth = depth + ext;
856
857             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
858
859             // Step extra. Fail high loop
860             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
861             // high anymore.
862             value = - VALUE_INFINITE;
863
864             while (1)
865             {
866                 // Step 13. Make the move
867                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
868
869                 // Step extra. pv search
870                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
871                 // and for fail high research (value > alpha)
872                 if (i < MultiPV || value > alpha)
873                 {
874                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
875                     if (MultiPV > 1)
876                         alpha = -VALUE_INFINITE;
877
878                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
879                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
880                 }
881                 else
882                 {
883                     // Step 14. Reduced search
884                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
885                     bool doFullDepthSearch = true;
886
887                     if (    depth >= 3 * OnePly
888                         && !dangerous
889                         && !captureOrPromotion
890                         && !move_is_castle(move))
891                     {
892                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
893                         if (ss->reduction)
894                         {
895                             assert(newDepth-ss->reduction >= OnePly);
896
897                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
898                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction);
899                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
900                         }
901
902                         // The move failed high, but if reduction is very big we could
903                         // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
904                         // if the move fails high again then go with full depth search.
905                         if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
906                         {
907                             assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
908
909                             ss->reduction = OnePly;
910                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction);
911                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
912                         }
913                         ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
914                     }
915
916                     // Step 15. Full depth search
917                     if (doFullDepthSearch)
918                     {
919                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
920                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
921
922                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
923                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
924                         if (value > alpha)
925                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
926                     }
927                 }
928
929                 // Step 16. Undo move
930                 pos.undo_move(move);
931
932                 // Can we exit fail high loop ?
933                 if (AbortSearch || value < beta)
934                     break;
935
936                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
937                 // the score before research in case we run out of time while researching.
938                 rml.set_move_score(i, value);
939                 update_pv(ss, 0);
940                 TT.extract_pv(pos, ss->pv, PLY_MAX);
941                 rml.set_move_pv(i, ss->pv);
942
943                 // Print information to the standard output
944                 print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
945
946                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
947                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
948                 researchCountFH++;
949
950             } // End of fail high loop
951
952             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
953             // was aborted because the user interrupted the search or because we
954             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
955             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
956             // move and/or PV.
957             if (AbortSearch)
958                 break;
959
960             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
961             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
962             int64_t our, their;
963             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
964             rml.set_beta_counters(i, our, their);
965             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
966
967             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
968             assert(value < beta);
969
970             // Step 17. Check for new best move
971             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
972                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
973             else
974             {
975                 // PV move or new best move!
976
977                 // Update PV
978                 rml.set_move_score(i, value);
979                 update_pv(ss, 0);
980                 TT.extract_pv(pos, ss->pv, PLY_MAX);
981                 rml.set_move_pv(i, ss->pv);
982
983                 if (MultiPV == 1)
984                 {
985                     // We record how often the best move has been changed in each
986                     // iteration. This information is used for time managment: When
987                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
988                     if (i > 0)
989                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
990
991                     // Print information to the standard output
992                     print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
993
994                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
995                     if (value > alpha)
996                         alpha = value;
997                 }
998                 else // MultiPV > 1
999                 {
1000                     rml.sort_multipv(i);
1001                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
1002                     {
1003                         cout << "info multipv " << j + 1
1004                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
1005                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
1006                              << " time " << current_search_time()
1007                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
1008                              << " nps " << nps()
1009                              << " pv ";
1010
1011                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
1012                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1013
1014                         cout << endl;
1015                     }
1016                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
1017                 }
1018             } // PV move or new best move
1019
1020             assert(alpha >= *alphaPtr);
1021
1022             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
1023
1024             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
1025                 StopOnPonderhit = false;
1026         }
1027
1028         // Can we exit fail low loop ?
1029         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
1030             break;
1031
1032         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1033         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
1034         researchCountFL++;
1035
1036     } // Fail low loop
1037
1038     // Sort the moves before to return
1039     rml.sort();
1040
1041     return alpha;
1042   }
1043
1044
1045   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
1046
1047   template <NodeType PvNode>
1048   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1049
1050     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1051     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1052     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1053     assert(pos.ply() > 0 && pos.ply() < PLY_MAX);
1054     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1055
1056     Move movesSearched[256];
1057     EvalInfo ei;
1058     StateInfo st;
1059     const TTEntry* tte;
1060     Key posKey;
1061     Move ttMove, move, excludedMove;
1062     Depth ext, newDepth;
1063     Value bestValue, value, oldAlpha;
1064     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
1065     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1066     bool mateThreat = false;
1067     int moveCount = 0;
1068     int threadID = pos.thread();
1069     int ply = pos.ply();
1070     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1071     oldAlpha = alpha;
1072
1073     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
1074     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1075     ss->init(ply);
1076     (ss + 2)->initKillers();
1077
1078     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
1079     {
1080         NodesSincePoll = 0;
1081         poll();
1082     }
1083
1084     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1085     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1086         return Value(0);
1087
1088     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1089         return VALUE_DRAW;
1090
1091     // Step 3. Mate distance pruning
1092     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1093     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1094     if (alpha >= beta)
1095         return alpha;
1096
1097     // Step 4. Transposition table lookup
1098
1099     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1100     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1101     excludedMove = ss->excludedMove;
1102     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1103
1104     tte = TT.retrieve(posKey);
1105     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1106
1107     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1108     // This is to avoid problems in the following areas:
1109     //
1110     // * Repetition draw detection
1111     // * Fifty move rule detection
1112     // * Searching for a mate
1113     // * Printing of full PV line
1114
1115     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1116     {
1117         // Refresh tte entry to avoid aging
1118         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->king_danger());
1119
1120         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1121         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1122     }
1123
1124     // Step 5. Evaluate the position statically
1125     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1126     isCheck = pos.is_check();
1127     if (!isCheck)
1128     {
1129         if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1130         {
1131             ss->eval = tte->static_value();
1132             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1133         }
1134         else
1135             ss->eval = evaluate(pos, ei);
1136
1137         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1138         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1139     }
1140
1141     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1142     if (   !PvNode
1143         &&  depth < RazorDepth
1144         && !isCheck
1145         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1146         &&  ttMove == MOVE_NONE
1147         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1148         && !value_is_mate(beta)
1149         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1150     {
1151         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1152         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0));
1153         if (v < rbeta)
1154             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1155             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1156             return v;
1157     }
1158
1159     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1160     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1161     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1162     if (   !PvNode
1163         && !ss->skipNullMove
1164         &&  depth < RazorDepth
1165         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1166         && !isCheck
1167         && !value_is_mate(beta)
1168         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1169         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1170
1171     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1172     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1173     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1174     // NullMoveMargin under beta.
1175     if (   !PvNode
1176         && !ss->skipNullMove
1177         &&  depth > OnePly
1178         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0)
1179         && !isCheck
1180         && !value_is_mate(beta)
1181         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1182     {
1183         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1184
1185         // Null move dynamic reduction based on depth
1186         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1187
1188         // Null move dynamic reduction based on value
1189         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1190             R++;
1191
1192         pos.do_null_move(st);
1193         (ss+1)->skipNullMove = true;
1194
1195         nullValue = depth-R*OnePly < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0))
1196                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*OnePly);
1197         (ss+1)->skipNullMove = false;
1198         pos.undo_null_move();
1199
1200         if (nullValue >= beta)
1201         {
1202             // Do not return unproven mate scores
1203             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1204                 nullValue = beta;
1205
1206             // Do zugzwang verification search at high depths
1207             if (depth < 6 * OnePly)
1208                 return nullValue;
1209
1210             ss->skipNullMove = true;
1211             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-5*OnePly);
1212             ss->skipNullMove = false;
1213
1214             if (v >= beta)
1215                 return nullValue;
1216         }
1217         else
1218         {
1219             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1220             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1221             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1222             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1223             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1224             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1225             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1226                 mateThreat = true;
1227
1228             ss->threatMove = (ss+1)->currentMove;
1229             if (   depth < ThreatDepth
1230                 && (ss-1)->reduction
1231                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, ss->threatMove))
1232                 return beta - 1;
1233         }
1234     }
1235
1236     // Step 9. Internal iterative deepening
1237     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1238         && (ttMove == MOVE_NONE || (PvNode && tte->depth() <= depth - 4 * OnePly))
1239         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1240     {
1241         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1242
1243         ss->skipNullMove = true;
1244         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d);
1245         ss->skipNullMove = false;
1246
1247         ttMove = ss->pv[ply];
1248         tte = TT.retrieve(posKey);
1249     }
1250
1251     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1252     if (PvNode)
1253         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1254
1255     // Initialize a MovePicker object for the current position
1256     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1257     CheckInfo ci(pos);
1258     bool singularExtensionNode =   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1259                                 && tte && tte->move()
1260                                 && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1261                                 && is_lower_bound(tte->type())
1262                                 && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly;
1263
1264     // Step 10. Loop through moves
1265     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1266     while (   bestValue < beta
1267            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1268            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1269     {
1270       assert(move_is_ok(move));
1271
1272       if (move == excludedMove)
1273           continue;
1274
1275       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1276       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1277       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1278
1279       // Step 11. Decide the new search depth
1280       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1281
1282       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1283       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1284       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1285       if (   singularExtensionNode
1286           && move == tte->move()
1287           && ext < OnePly)
1288       {
1289           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1290
1291           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1292           {
1293               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1294               ss->excludedMove = move;
1295               ss->skipNullMove = true;
1296               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2);
1297               ss->skipNullMove = false;
1298               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1299
1300               if (v < ttValue - SingularExtensionMargin)
1301                   ext = OnePly;
1302           }
1303       }
1304
1305       newDepth = depth - OnePly + ext;
1306
1307       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1308       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1309
1310       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1311       if (   !PvNode
1312           && !captureOrPromotion
1313           && !isCheck
1314           && !dangerous
1315           &&  move != ttMove
1316           && !move_is_castle(move))
1317       {
1318           // Move count based pruning
1319           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1320               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1321               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1322               continue;
1323
1324           // Value based pruning
1325           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly for predicted depth,
1326           // but fixing this made program slightly weaker.
1327           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1328           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1329                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1330
1331           if (futilityValueScaled < beta)
1332           {
1333               if (futilityValueScaled > bestValue)
1334                   bestValue = futilityValueScaled;
1335               continue;
1336           }
1337       }
1338
1339       // Step 13. Make the move
1340       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1341
1342       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1343       // The first move in list is the expected PV
1344       if (PvNode && moveCount == 1)
1345           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0))
1346                                     : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1347       else
1348       {
1349           // Step 14. Reduced depth search
1350           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1351           bool doFullDepthSearch = true;
1352
1353           if (    depth >= 3 * OnePly
1354               && !captureOrPromotion
1355               && !dangerous
1356               && !move_is_castle(move)
1357               && !move_is_killer(move, ss))
1358           {
1359               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1360               if (ss->reduction)
1361               {
1362                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1363                   value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0))
1364                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d);
1365
1366                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1367               }
1368
1369               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1370               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1371               // if the move fails high again then go with full depth search.
1372               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1373               {
1374                   assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1375
1376                   ss->reduction = OnePly;
1377                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction);
1378                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1379               }
1380               ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1381           }
1382
1383           // Step 15. Full depth search
1384           if (doFullDepthSearch)
1385           {
1386               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0))
1387                                         : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth);
1388
1389               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1390               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1391               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1392               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1393                   value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0))
1394                                             : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth);
1395           }
1396       }
1397
1398       // Step 16. Undo move
1399       pos.undo_move(move);
1400
1401       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1402
1403       // Step 17. Check for new best move
1404       if (value > bestValue)
1405       {
1406           bestValue = value;
1407           if (value > alpha)
1408           {
1409               if (PvNode && value < beta) // This guarantees that always: alpha < beta
1410                   alpha = value;
1411
1412               update_pv(ss, ply);
1413
1414               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1415                   ss->mateKiller = move;
1416           }
1417       }
1418
1419       // Step 18. Check for split
1420       if (   depth >= MinimumSplitDepth
1421           && TM.active_threads() > 1
1422           && bestValue < beta
1423           && TM.available_thread_exists(threadID)
1424           && !AbortSearch
1425           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1426           && Iteration <= 99)
1427           TM.split<FakeSplit>(pos, ss, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1428                               mateThreat, &moveCount, &mp, PvNode);
1429     }
1430
1431     // Step 19. Check for mate and stalemate
1432     // All legal moves have been searched and if there are
1433     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1434     // If one move was excluded return fail low score.
1435     if (!moveCount)
1436         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1437
1438     // Step 20. Update tables
1439     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1440     // history counters, and killer moves.
1441     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1442         return bestValue;
1443
1444     if (bestValue <= oldAlpha)
1445         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1446
1447     else if (bestValue >= beta)
1448     {
1449         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1450         move = ss->pv[ply];
1451         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1452         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1453         {
1454             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1455             update_killers(move, ss);
1456         }
1457     }
1458     else
1459         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss->pv[ply], ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1460
1461     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1462
1463     return bestValue;
1464   }
1465
1466
1467   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1468   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1469   // less than OnePly).
1470
1471   template <NodeType PvNode>
1472   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1473
1474     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1475     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1476     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1477     assert(depth <= 0);
1478     assert(pos.ply() > 0 && pos.ply() < PLY_MAX);
1479     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1480
1481     EvalInfo ei;
1482     StateInfo st;
1483     Move ttMove, move;
1484     Value bestValue, value, futilityValue, futilityBase;
1485     bool isCheck, deepChecks, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1486     const TTEntry* tte;
1487     Value oldAlpha = alpha;
1488     int ply = pos.ply();
1489
1490     TM.incrementNodeCounter(pos.thread());
1491     ss->pv[ply] = ss->pv[ply + 1] = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1492     ss->eval = VALUE_NONE;
1493
1494     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1495     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1496         return VALUE_DRAW;
1497
1498     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1499     // pruning, but only for move ordering.
1500     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1501     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1502
1503     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1504     {
1505         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1506         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1507     }
1508
1509     isCheck = pos.is_check();
1510
1511     // Evaluate the position statically
1512     if (isCheck)
1513     {
1514         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1515         deepChecks = enoughMaterial = false;
1516     }
1517     else
1518     {
1519         if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1520         {
1521             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1522             bestValue = tte->static_value();
1523         }
1524         else
1525             bestValue = evaluate(pos, ei);
1526
1527         ss->eval = bestValue;
1528         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1529
1530         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1531         if (bestValue >= beta)
1532         {
1533             if (!tte) // FIXME, remove condition
1534                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1535            
1536             return bestValue;
1537         }
1538
1539         if (PvNode && bestValue > alpha)
1540             alpha = bestValue;
1541
1542         // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1543         deepChecks = (depth == -OnePly && bestValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1544
1545         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1546         futilityBase = bestValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1547         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1548     }
1549
1550     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1551     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1552     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1553     // and we are near beta) will be generated.
1554     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1555     CheckInfo ci(pos);
1556
1557     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1558     while (   alpha < beta
1559            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1560     {
1561       assert(move_is_ok(move));
1562
1563       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1564
1565       // Futility pruning
1566       if (   !PvNode
1567           && !isCheck
1568           && !moveIsCheck
1569           &&  move != ttMove
1570           &&  enoughMaterial
1571           && !move_is_promotion(move)
1572           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1573       {
1574           futilityValue =  futilityBase
1575                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1576                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1577
1578           if (futilityValue < alpha)
1579           {
1580               if (futilityValue > bestValue)
1581                   bestValue = futilityValue;
1582               continue;
1583           }
1584       }
1585
1586       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1587       evasionPrunable =   isCheck
1588                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1589                        && !pos.move_is_capture(move)
1590                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1591                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1592
1593       // Don't search moves with negative SEE values
1594       if (   !PvNode
1595           && (!isCheck || evasionPrunable)
1596           &&  move != ttMove
1597           && !move_is_promotion(move)
1598           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1599           continue;
1600
1601       // Update current move
1602       ss->currentMove = move;
1603
1604       // Make and search the move
1605       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1606       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-OnePly);
1607       pos.undo_move(move);
1608
1609       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1610
1611       // New best move?
1612       if (value > bestValue)
1613       {
1614           bestValue = value;
1615           if (value > alpha)
1616           {
1617               alpha = value;
1618               update_pv(ss, ply);
1619           }
1620        }
1621     }
1622
1623     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1624     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1625     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1626         return value_mated_in(ply);
1627
1628     // Update transposition table
1629     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1630     if (bestValue <= oldAlpha)
1631         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, d, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1632     else if (bestValue >= beta)
1633     {
1634         move = ss->pv[ply];
1635         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1636
1637         // Update killers only for good checking moves
1638         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1639             update_killers(move, ss);
1640     }
1641     else
1642         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss->pv[ply], ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1643
1644     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1645
1646     return bestValue;
1647   }
1648
1649
1650   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1651   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1652   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1653   // table, done a null move search, and searched the first move before
1654   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1655   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1656   // care of after we return from the split point.
1657
1658   template <NodeType PvNode>
1659   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1660
1661     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1662     assert(TM.active_threads() > 1);
1663
1664     StateInfo st;
1665     Move move;
1666     Depth ext, newDepth;
1667     Value value;
1668     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1669     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1670     int moveCount;
1671     value = -VALUE_INFINITE;
1672
1673     Position pos(*sp->pos, threadID);
1674     CheckInfo ci(pos);
1675     int ply = pos.ply();
1676     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1677     isCheck = pos.is_check();
1678
1679     // Step 10. Loop through moves
1680     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1681     lock_grab(&(sp->lock));
1682
1683     while (    sp->bestValue < sp->beta
1684            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1685            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1686     {
1687       moveCount = ++sp->moveCount;
1688       lock_release(&(sp->lock));
1689
1690       assert(move_is_ok(move));
1691
1692       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1693       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1694
1695       // Step 11. Decide the new search depth
1696       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1697       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1698
1699       // Update current move
1700       ss->currentMove = move;
1701
1702       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1703       if (   !PvNode
1704           && !captureOrPromotion
1705           && !isCheck
1706           && !dangerous
1707           && !move_is_castle(move))
1708       {
1709           // Move count based pruning
1710           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1711               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1712               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1713           {
1714               lock_grab(&(sp->lock));
1715               continue;
1716           }
1717
1718           // Value based pruning
1719           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1720           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1721                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1722
1723           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1724           {
1725               lock_grab(&(sp->lock));
1726
1727               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1728                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1729               continue;
1730           }
1731       }
1732
1733       // Step 13. Make the move
1734       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1735
1736       // Step 14. Reduced search
1737       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1738       bool doFullDepthSearch = true;
1739
1740       if (   !captureOrPromotion
1741           && !dangerous
1742           && !move_is_castle(move)
1743           && !move_is_killer(move, ss))
1744       {
1745           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1746           if (ss->reduction)
1747           {
1748               Value localAlpha = sp->alpha;
1749               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1750               value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0))
1751                                  : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, d);
1752               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1753           }
1754
1755           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1756           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1757           // if the move fails high again then go with full depth search.
1758           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1759           {
1760               assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1761
1762               ss->reduction = OnePly;
1763               Value localAlpha = sp->alpha;
1764               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction);
1765               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1766           }
1767           ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1768       }
1769
1770       // Step 15. Full depth search
1771       if (doFullDepthSearch)
1772       {
1773           Value localAlpha = sp->alpha;
1774           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0))
1775                                     : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth);
1776
1777           // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1778           // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1779           // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1780           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1781               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, Depth(0))
1782                                         : - search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth);
1783       }
1784
1785       // Step 16. Undo move
1786       pos.undo_move(move);
1787
1788       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1789
1790       // Step 17. Check for new best move
1791       lock_grab(&(sp->lock));
1792
1793       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1794       {
1795           sp->bestValue = value;
1796
1797           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1798           {
1799               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1800                   sp->stopRequest = true;
1801
1802               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1803                   sp->alpha = value;
1804
1805               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, ply);
1806           }
1807       }
1808     }
1809
1810     /* Here we have the lock still grabbed */
1811
1812     sp->slaves[threadID] = 0;
1813
1814     lock_release(&(sp->lock));
1815   }
1816
1817   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
1818   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
1819   // current node.
1820
1821   void update_pv(SearchStack* ss, int ply) {
1822
1823     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1824
1825     int p;
1826
1827     ss->pv[ply] = ss->currentMove;
1828
1829     for (p = ply + 1; (ss+1)->pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1830         ss->pv[p] = (ss+1)->pv[p];
1831
1832     ss->pv[p] = MOVE_NONE;
1833   }
1834
1835
1836   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
1837   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
1838   // the PV at the parent node.
1839
1840   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack* ss, int ply) {
1841
1842     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1843
1844     int p;
1845
1846     ss->pv[ply] = pss->pv[ply] = ss->currentMove;
1847
1848     for (p = ply + 1; (ss+1)->pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1849         ss->pv[p] = pss->pv[p] = (ss+1)->pv[p];
1850
1851     ss->pv[p] = pss->pv[p] = MOVE_NONE;
1852   }
1853
1854
1855   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1856   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1857   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1858   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1859   // second move is assumed to be a move from the current position.
1860
1861   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1862
1863     Square f1, t1, f2, t2;
1864     Piece p;
1865
1866     assert(move_is_ok(m1));
1867     assert(move_is_ok(m2));
1868
1869     if (m2 == MOVE_NONE)
1870         return false;
1871
1872     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1873     f2 = move_from(m2);
1874     t1 = move_to(m1);
1875     if (f2 == t1)
1876         return true;
1877
1878     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1879     t2 = move_to(m2);
1880     f1 = move_from(m1);
1881     if (t2 == f1)
1882         return true;
1883
1884     // Case 3: Moving through the vacated square
1885     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1886         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1887       return true;
1888
1889     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1890     p = pos.piece_on(t1);
1891     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1892         return true;
1893
1894     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1895     if (    piece_is_slider(p)
1896         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1897         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1898     {
1899         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1900         // move is the opposite of the checking piece.
1901         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1902         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1903
1904         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1905             return true;
1906     }
1907     return false;
1908   }
1909
1910
1911   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
1912   // eventually compensated for the ply.
1913
1914   bool value_is_mate(Value value) {
1915
1916     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1917
1918     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1919           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1920   }
1921
1922
1923   // move_is_killer() checks if the given move is among the
1924   // killer moves of that ply.
1925
1926   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1927
1928       const Move* k = ss->killers;
1929       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
1930           if (*k == m)
1931               return true;
1932
1933       return false;
1934   }
1935
1936
1937   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1938   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1939   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1940   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1941   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1942   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1943   template <NodeType PvNode>
1944   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1945                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1946
1947     assert(m != MOVE_NONE);
1948
1949     Depth result = Depth(0);
1950     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1951
1952     if (*dangerous)
1953     {
1954         if (moveIsCheck)
1955             result += CheckExtension[PvNode];
1956
1957         if (singleEvasion)
1958             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1959
1960         if (mateThreat)
1961             result += MateThreatExtension[PvNode];
1962     }
1963
1964     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1965     {
1966         Color c = pos.side_to_move();
1967         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1968         {
1969             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1970             *dangerous = true;
1971         }
1972         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1973         {
1974             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1975             *dangerous = true;
1976         }
1977     }
1978
1979     if (   captureOrPromotion
1980         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1981         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1982             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1983         && !move_is_promotion(m)
1984         && !move_is_ep(m))
1985     {
1986         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1987         *dangerous = true;
1988     }
1989
1990     if (   PvNode
1991         && captureOrPromotion
1992         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1993         && pos.see_sign(m) >= 0)
1994     {
1995         result += OnePly/2;
1996         *dangerous = true;
1997     }
1998
1999     return Min(result, OnePly);
2000   }
2001
2002
2003   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
2004   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
2005
2006   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2007
2008     assert(move_is_ok(m));
2009     assert(threat && move_is_ok(threat));
2010     assert(!pos.move_is_check(m));
2011     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2012     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2013
2014     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2015
2016     mfrom = move_from(m);
2017     mto = move_to(m);
2018     tfrom = move_from(threat);
2019     tto = move_to(threat);
2020
2021     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2022     if (mfrom == tto)
2023         return true;
2024
2025     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2026     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2027     if (   pos.move_is_capture(threat)
2028         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2029             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2030         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2031         return true;
2032
2033     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2034     // prune safe moves which block its ray.
2035     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2036         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2037         && pos.see_sign(m) >= 0)
2038         return true;
2039
2040     return false;
2041   }
2042
2043
2044   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2045   // can be used at a given point in search.
2046
2047   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2048
2049     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2050
2051     return   (   tte->depth() >= depth
2052               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2053               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2054
2055           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2056               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2057   }
2058
2059
2060   // refine_eval() returns the transposition table score if
2061   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2062
2063   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2064
2065       if (!tte)
2066           return defaultEval;
2067
2068       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2069
2070       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2071           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2072           return v;
2073
2074       return defaultEval;
2075   }
2076
2077
2078   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2079   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2080
2081   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2082                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2083
2084     Move m;
2085
2086     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2087
2088     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2089     {
2090         m = movesSearched[i];
2091
2092         assert(m != move);
2093
2094         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2095             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2096     }
2097   }
2098
2099
2100   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2101   // among the killer moves of that ply.
2102
2103   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2104
2105     if (m == ss->killers[0])
2106         return;
2107
2108     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2109         ss->killers[i] = ss->killers[i - 1];
2110
2111     ss->killers[0] = m;
2112   }
2113
2114
2115   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2116   // the static position evaluation before and after the move.
2117
2118   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2119
2120     if (   m != MOVE_NULL
2121         && before != VALUE_NONE
2122         && after != VALUE_NONE
2123         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2124         && !move_is_castle(m)
2125         && !move_is_promotion(m))
2126         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2127   }
2128
2129
2130   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2131   // since the beginning of the current search.
2132
2133   int current_search_time() {
2134
2135     return get_system_time() - SearchStartTime;
2136   }
2137
2138
2139   // nps() computes the current nodes/second count.
2140
2141   int nps() {
2142
2143     int t = current_search_time();
2144     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2145   }
2146
2147
2148   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2149   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2150   // search.
2151
2152   void poll() {
2153
2154     static int lastInfoTime;
2155     int t = current_search_time();
2156
2157     //  Poll for input
2158     if (Bioskey())
2159     {
2160         // We are line oriented, don't read single chars
2161         std::string command;
2162
2163         if (!std::getline(std::cin, command))
2164             command = "quit";
2165
2166         if (command == "quit")
2167         {
2168             AbortSearch = true;
2169             PonderSearch = false;
2170             Quit = true;
2171             return;
2172         }
2173         else if (command == "stop")
2174         {
2175             AbortSearch = true;
2176             PonderSearch = false;
2177         }
2178         else if (command == "ponderhit")
2179             ponderhit();
2180     }
2181
2182     // Print search information
2183     if (t < 1000)
2184         lastInfoTime = 0;
2185
2186     else if (lastInfoTime > t)
2187         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2188         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2189         lastInfoTime = 0;
2190
2191     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2192     {
2193         lastInfoTime = t;
2194
2195         if (dbg_show_mean)
2196             dbg_print_mean();
2197
2198         if (dbg_show_hit_rate)
2199             dbg_print_hit_rate();
2200
2201         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2202              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2203     }
2204
2205     // Should we stop the search?
2206     if (PonderSearch)
2207         return;
2208
2209     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2210                            && !AspirationFailLow
2211                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2212
2213     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2214                      || stillAtFirstMove;
2215
2216     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2217         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2218         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2219         AbortSearch = true;
2220   }
2221
2222
2223   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2224   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2225   // it correctly predicted the opponent's move.
2226
2227   void ponderhit() {
2228
2229     int t = current_search_time();
2230     PonderSearch = false;
2231
2232     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2233                            && !AspirationFailLow
2234                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2235
2236     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2237                      || stillAtFirstMove;
2238
2239     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2240         AbortSearch = true;
2241   }
2242
2243
2244   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2245   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2246
2247   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2248
2249     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2250     {
2251         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2252         ss->skipNullMove = false;
2253
2254         if (i < 3)
2255         {
2256             ss->init(i);
2257             ss->initKillers();
2258         }
2259     }
2260   }
2261
2262
2263   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2264   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2265   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2266   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2267   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2268   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2269
2270   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2271
2272     std::string command;
2273
2274     while (true)
2275     {
2276         if (!std::getline(std::cin, command))
2277             command = "quit";
2278
2279         if (command == "quit")
2280         {
2281             Quit = true;
2282             break;
2283         }
2284         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2285             break;
2286     }
2287   }
2288
2289
2290   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2291   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2292
2293   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Value value) {
2294
2295     cout << "info depth " << Iteration
2296          << " score " << value_to_string(value)
2297          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
2298             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
2299          << " time "  << current_search_time()
2300          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2301          << " nps "   << nps()
2302          << " pv ";
2303
2304     for (int j = 0; ss->pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
2305         cout << ss->pv[j] << " ";
2306
2307     cout << endl;
2308
2309     if (UseLogFile)
2310     {
2311         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
2312             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
2313
2314         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2315                              TM.nodes_searched(), value, type, ss->pv) << endl;
2316     }
2317   }
2318
2319
2320   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2321   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2322   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2323   // threads and one for Windows threads.
2324
2325 #if !defined(_MSC_VER)
2326
2327   void* init_thread(void *threadID) {
2328
2329     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2330     return NULL;
2331   }
2332
2333 #else
2334
2335   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2336
2337     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2338     return 0;
2339   }
2340
2341 #endif
2342
2343
2344   /// The ThreadsManager class
2345
2346   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2347   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2348   // counters used to sort the moves at root.
2349
2350   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2351
2352     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2353         threads[i].nodes = 0ULL;
2354   }
2355
2356   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2357
2358     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2359         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2360   }
2361
2362   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2363
2364     int64_t result = 0ULL;
2365     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2366         result += threads[i].nodes;
2367
2368     return result;
2369   }
2370
2371   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2372
2373     our = their = 0UL;
2374     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2375     {
2376         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2377         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2378     }
2379   }
2380
2381
2382   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2383   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2384   // object for which the current thread is the master.
2385
2386   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2387
2388     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2389
2390     while (true)
2391     {
2392         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2393         // master should exit as last one.
2394         if (AllThreadsShouldExit)
2395         {
2396             assert(!sp);
2397             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2398             return;
2399         }
2400
2401         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2402         // instead of wasting CPU time polling for work.
2403         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2404         {
2405             assert(!sp);
2406             assert(threadID != 0);
2407             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2408
2409 #if !defined(_MSC_VER)
2410             lock_grab(&WaitLock);
2411             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2412                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2413             lock_release(&WaitLock);
2414 #else
2415             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2416 #endif
2417         }
2418
2419         // If thread has just woken up, mark it as available
2420         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2421             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2422
2423         // If this thread has been assigned work, launch a search
2424         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2425         {
2426             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2427
2428             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2429
2430             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2431                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2432             else
2433                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2434
2435             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2436
2437             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2438         }
2439
2440         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2441         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2442         int i = 0;
2443         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2444
2445         if (i == ActiveThreads)
2446         {
2447             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2448             // be sure sp->lock has been released before to return.
2449             lock_grab(&(sp->lock));
2450             lock_release(&(sp->lock));
2451
2452             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2453
2454             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2455             return;
2456         }
2457     }
2458   }
2459
2460
2461   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2462   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2463   // objects.
2464
2465   void ThreadsManager::init_threads() {
2466
2467     volatile int i;
2468     bool ok;
2469
2470 #if !defined(_MSC_VER)
2471     pthread_t pthread[1];
2472 #endif
2473
2474     // Initialize global locks
2475     lock_init(&MPLock, NULL);
2476     lock_init(&WaitLock, NULL);
2477
2478 #if !defined(_MSC_VER)
2479     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2480 #else
2481     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2482         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2483 #endif
2484
2485     // Initialize SplitPointStack locks
2486     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2487         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2488             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2489
2490     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2491     AllThreadsShouldExit = false;
2492
2493     // Threads will be put to sleep as soon as created
2494     AllThreadsShouldSleep = true;
2495
2496     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2497     ActiveThreads = 1;
2498     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2499     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2500         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2501
2502     // Launch the helper threads
2503     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2504     {
2505
2506 #if !defined(_MSC_VER)
2507         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2508 #else
2509         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2510 #endif
2511
2512         if (!ok)
2513         {
2514             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2515             Application::exit_with_failure();
2516         }
2517
2518         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2519         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2520     }
2521   }
2522
2523
2524   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2525   // helper threads exit cleanly.
2526
2527   void ThreadsManager::exit_threads() {
2528
2529     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2530     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2531     wake_sleeping_threads();
2532
2533     // This makes the threads to exit idle_loop()
2534     AllThreadsShouldExit = true;
2535
2536     // Wait for thread termination
2537     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2538         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2539
2540     // Now we can safely destroy the locks
2541     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2542         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2543             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2544
2545     lock_destroy(&WaitLock);
2546     lock_destroy(&MPLock);
2547   }
2548
2549
2550   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2551   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2552   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2553
2554   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2555
2556     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2557
2558     SplitPoint* sp;
2559
2560     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2561     return sp != NULL;
2562   }
2563
2564
2565   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2566   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2567   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2568   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2569   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2570   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2571   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2572
2573   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2574
2575     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2576     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2577     assert(ActiveThreads > 1);
2578
2579     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2580         return false;
2581
2582     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2583     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2584
2585     if (localActiveSplitPoints == 0)
2586         // No active split points means that the thread is available as
2587         // a slave for any other thread.
2588         return true;
2589
2590     if (ActiveThreads == 2)
2591         return true;
2592
2593     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2594     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2595     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2596     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2597         return true;
2598
2599     return false;
2600   }
2601
2602
2603   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2604   // a slave for the thread with threadID "master".
2605
2606   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2607
2608     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2609     assert(ActiveThreads > 1);
2610
2611     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2612         if (thread_is_available(i, master))
2613             return true;
2614
2615     return false;
2616   }
2617
2618
2619   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2620   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2621   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2622   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2623   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2624   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2625   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2626   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2627   // split() returns.
2628
2629   template <bool Fake>
2630   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, Value* alpha, const Value beta,
2631                              Value* bestValue, Depth depth, bool mateThreat, int* moveCount,
2632                              MovePicker* mp, bool pvNode) {
2633     assert(p.is_ok());
2634     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2635     assert(*bestValue <= *alpha);
2636     assert(*alpha < beta);
2637     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2638     assert(depth > Depth(0));
2639     assert(p.thread() >= 0 && p.thread() < ActiveThreads);
2640     assert(ActiveThreads > 1);
2641
2642     int master = p.thread();
2643
2644     lock_grab(&MPLock);
2645
2646     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2647     // active split points, don't split.
2648     if (   !available_thread_exists(master)
2649         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2650     {
2651         lock_release(&MPLock);
2652         return;
2653     }
2654
2655     // Pick the next available split point object from the split point stack
2656     SplitPoint* splitPoint = &SplitPointStack[master][threads[master].activeSplitPoints];
2657
2658     // Initialize the split point object
2659     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2660     splitPoint->stopRequest = false;
2661     splitPoint->depth = depth;
2662     splitPoint->mateThreat = mateThreat;
2663     splitPoint->alpha = *alpha;
2664     splitPoint->beta = beta;
2665     splitPoint->pvNode = pvNode;
2666     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2667     splitPoint->mp = mp;
2668     splitPoint->moveCount = *moveCount;
2669     splitPoint->pos = &p;
2670     splitPoint->parentSstack = ss;
2671     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2672         splitPoint->slaves[i] = 0;
2673
2674     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2675     threads[master].activeSplitPoints++;
2676
2677     // If we are here it means we are not available
2678     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2679
2680     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2681
2682     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2683     for (int i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2684         if (thread_is_available(i, master))
2685         {
2686             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2687             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2688             splitPoint->slaves[i] = 1;
2689             workersCnt++;
2690         }
2691
2692     assert(Fake || workersCnt > 1);
2693
2694     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2695     lock_release(&MPLock);
2696
2697     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2698     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2699     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2700         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2701         {
2702             memcpy(splitPoint->sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2703
2704             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2705
2706             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2707         }
2708
2709     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2710     // which it will instantly launch a search, because its state is
2711     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2712     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2713     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2714     idle_loop(master, splitPoint);
2715
2716     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2717     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2718     lock_grab(&MPLock);
2719
2720     *alpha = splitPoint->alpha;
2721     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2722     threads[master].activeSplitPoints--;
2723     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2724
2725     lock_release(&MPLock);
2726   }
2727
2728
2729   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2730   // to start a new search from the root.
2731
2732   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2733
2734     assert(AllThreadsShouldSleep);
2735     assert(ActiveThreads > 0);
2736
2737     AllThreadsShouldSleep = false;
2738
2739     if (ActiveThreads == 1)
2740         return;
2741
2742 #if !defined(_MSC_VER)
2743     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2744     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2745     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2746 #else
2747     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2748         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2749 #endif
2750
2751   }
2752
2753
2754   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2755   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2756   // finished the job and should be idle.
2757
2758   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2759
2760     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2761
2762     // This makes the threads to go to sleep
2763     AllThreadsShouldSleep = true;
2764   }
2765
2766   /// The RootMoveList class
2767
2768   // RootMoveList c'tor
2769
2770   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2771
2772     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2773     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2774     StateInfo st;
2775     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2776
2777     // Generate all legal moves
2778     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2779
2780     // Add each move to the moves[] array
2781     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2782     {
2783         bool includeMove = includeAllMoves;
2784
2785         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2786             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2787
2788         if (!includeMove)
2789             continue;
2790
2791         // Find a quick score for the move
2792         init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2793         pos.do_move(cur->move, st);
2794         moves[count].move = cur->move;
2795         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0));
2796         moves[count].pv[0] = cur->move;
2797         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2798         pos.undo_move(cur->move);
2799         count++;
2800     }
2801     sort();
2802   }
2803
2804
2805   // RootMoveList simple methods definitions
2806
2807   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2808
2809     moves[moveNum].nodes = nodes;
2810     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2811   }
2812
2813   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2814
2815     moves[moveNum].ourBeta = our;
2816     moves[moveNum].theirBeta = their;
2817   }
2818
2819   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2820
2821     int j;
2822
2823     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2824         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2825
2826     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2827   }
2828
2829
2830   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2831   // iteration.
2832
2833   void RootMoveList::sort() {
2834
2835     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2836   }
2837
2838
2839   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2840   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2841   // correctly in MultiPV mode.
2842
2843   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2844
2845     int i,j;
2846
2847     for (i = 1; i <= n; i++)
2848     {
2849         RootMove rm = moves[i];
2850         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2851             moves[j] = moves[j - 1];
2852
2853         moves[j] = rm;
2854     }
2855   }
2856
2857 } // namspace