Improve handling of fail-highs in assumed PV
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008 Marco Costalba
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <fstream>
27 #include <iostream>
28 #include <sstream>
29
30 #include "book.h"
31 #include "evaluate.h"
32 #include "history.h"
33 #include "misc.h"
34 #include "movepick.h"
35 #include "san.h"
36 #include "search.h"
37 #include "thread.h"
38 #include "tt.h"
39 #include "ucioption.h"
40
41
42 ////
43 //// Local definitions
44 ////
45
46 namespace {
47
48   /// Types
49
50   //The IterationInfoType is used to store search history
51   //iteration by iteration.
52   //
53   //Because we use relatively small (dynamic) aspiration window,
54   //there happens many fail highs and fail lows in root. And
55   //because we don't do researches in those cases, "value" stored
56   //here is not necessarily exact. Instead in case of fail high/low
57   //we guess what the right value might be and store our guess
58   //as "speculated value" and then move on...
59
60   class IterationInfoType {
61     private:
62       Value _value;
63       Value _speculatedValue;
64       bool _failHigh;
65       bool _failLow;
66     public:
67       IterationInfoType() {
68         clear();
69       }
70
71       inline void clear() {
72         set(Value(0));
73       }
74
75       inline void set(Value v) {
76         set(v, v, false, false);
77       }
78
79       inline void set(Value v, Value specV, bool fHigh, bool fLow) {
80         _value = v;
81         _speculatedValue = specV;
82         _failHigh = fHigh;
83         _failLow = fLow;
84       }
85
86       inline Value value() {
87         return _value;
88       }
89
90       inline Value speculated_value() {
91         return _speculatedValue;
92       }
93
94       inline bool fail_high() {
95         return _failHigh;
96       }
97
98       inline bool fail_low() {
99         return _failLow;
100       }
101   };
102
103
104   // The BetaCounterType class is used to order moves at ply one.
105   // Apart for the first one that has its score, following moves
106   // normally have score -VALUE_INFINITE, so are ordered according
107   // to the number of beta cutoffs occurred under their subtree during
108   // the last iteration.
109
110   struct BetaCounterType {
111
112     BetaCounterType();
113     void clear();
114     void add(Color us, Depth d, int threadID);
115     void read(Color us, int64_t& our, int64_t& their);
116
117     int64_t hits[THREAD_MAX][2];
118   };
119
120
121   // The RootMove class is used for moves at the root at the tree.  For each
122   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
123   // in the case of moves which fail low).
124
125   struct RootMove {
126
127     RootMove();
128     bool operator<(const RootMove&); // used to sort
129
130     Move move;
131     Value score;
132     int64_t nodes, cumulativeNodes;
133     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
134     int64_t ourBeta, theirBeta;
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     inline Move get_move(int moveNum) const;
146     inline Value get_move_score(int moveNum) const;
147     inline void set_move_score(int moveNum, Value score);
148     inline void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
149     inline void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
150     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
151     inline Move get_move_pv(int moveNum, int i) const;
152     inline int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const;
153     inline int move_count() const;
154     Move scan_for_easy_move() const;
155     inline void sort();
156     void sort_multipv(int n);
157
158   private:
159     static const int MaxRootMoves = 500;
160     RootMove moves[MaxRootMoves];
161     int count;
162   };
163
164
165   /// Constants and variables
166
167   // Minimum number of full depth (i.e. non-reduced) moves at PV and non-PV
168   // nodes:
169   int LMRPVMoves = 15;
170   int LMRNonPVMoves = 4;
171
172   // Depth limit for use of dynamic threat detection:
173   Depth ThreatDepth = 5*OnePly;
174
175   // Depth limit for selective search:
176   Depth SelectiveDepth = 7*OnePly;
177
178   // Use internal iterative deepening?
179   const bool UseIIDAtPVNodes = true;
180   const bool UseIIDAtNonPVNodes = false;
181
182   // Internal iterative deepening margin.  At Non-PV moves, when
183   // UseIIDAtNonPVNodes is true, we do an internal iterative deepening search
184   // when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
185   const Value IIDMargin = Value(0x100);
186
187   // Easy move margin.  An easy move candidate must be at least this much
188   // better than the second best move.
189   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
190
191   // Problem margin.  If the score of the first move at iteration N+1 has
192   // dropped by more than this since iteration N, the boolean variable
193   // "Problem" is set to true, which will make the program spend some extra
194   // time looking for a better move.
195   const Value ProblemMargin = Value(0x28);
196
197   // No problem margin.  If the boolean "Problem" is true, and a new move
198   // is found at the root which is less than NoProblemMargin worse than the
199   // best move from the previous iteration, Problem is set back to false.
200   const Value NoProblemMargin = Value(0x14);
201
202   // Null move margin.  A null move search will not be done if the approximate
203   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
204   const Value NullMoveMargin = Value(0x300);
205
206   // Pruning criterions.  See the code and comments in ok_to_prune() to
207   // understand their precise meaning.
208   const bool PruneEscapeMoves = false;
209   const bool PruneDefendingMoves = false;
210   const bool PruneBlockingMoves = false;
211
212   // Use futility pruning?
213   bool UseQSearchFutilityPruning = true;
214   bool UseFutilityPruning = true;
215
216   // Margins for futility pruning in the quiescence search, and at frontier
217   // and near frontier nodes
218   Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
219   Value FutilityMargins[6] = { Value(0x100), Value(0x200), Value(0x250),
220                                Value(0x2A0), Value(0x340), Value(0x3A0) };
221
222   // Razoring
223   const bool RazorAtDepthOne = false;
224   Depth RazorDepth = 4*OnePly;
225   Value RazorMargin = Value(0x300);
226
227   // Last seconds noise filtering (LSN)
228   bool UseLSNFiltering = false;
229   bool looseOnTime = false;
230   int LSNTime = 4 * 1000; // In milliseconds
231   Value LSNValue = Value(0x200);
232
233   // Extensions.  Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
234   Depth CheckExtension[2] = {OnePly, OnePly};
235   Depth SingleReplyExtension[2] = {OnePly / 2, OnePly / 2};
236   Depth PawnPushTo7thExtension[2] = {OnePly / 2, OnePly / 2};
237   Depth PassedPawnExtension[2] = {Depth(0), Depth(0)};
238   Depth PawnEndgameExtension[2] = {OnePly, OnePly};
239   Depth MateThreatExtension[2] = {Depth(0), Depth(0)};
240
241   // Search depth at iteration 1
242   const Depth InitialDepth = OnePly /*+ OnePly/2*/;
243
244   // Node counters
245   int NodesSincePoll;
246   int NodesBetweenPolls = 30000;
247
248   // Iteration counters
249   int Iteration;
250   BetaCounterType BetaCounter;
251
252   // Scores and number of times the best move changed for each iteration:
253   IterationInfoType IterationInfo[PLY_MAX_PLUS_2];
254   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
255
256   // MultiPV mode
257   int MultiPV = 1;
258
259   // Time managment variables
260   int SearchStartTime;
261   int MaxNodes, MaxDepth;
262   int MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime;
263   Move EasyMove;
264   int RootMoveNumber;
265   bool InfiniteSearch;
266   bool PonderSearch;
267   bool StopOnPonderhit;
268   bool AbortSearch;
269   bool Quit;
270   bool FailHigh;
271   bool FailLow;
272   bool Problem;
273   bool PonderingEnabled;
274   int ExactMaxTime;
275
276   // Show current line?
277   bool ShowCurrentLine = false;
278
279   // Log file
280   bool UseLogFile = false;
281   std::ofstream LogFile;
282
283   // MP related variables
284   Depth MinimumSplitDepth = 4*OnePly;
285   int MaxThreadsPerSplitPoint = 4;
286   Thread Threads[THREAD_MAX];
287   Lock MPLock;
288   bool AllThreadsShouldExit = false;
289   const int MaxActiveSplitPoints = 8;
290   SplitPoint SplitPointStack[THREAD_MAX][MaxActiveSplitPoints];
291   bool Idle = true;
292
293 #if !defined(_MSC_VER)
294   pthread_cond_t WaitCond;
295   pthread_mutex_t WaitLock;
296 #else
297   HANDLE SitIdleEvent[THREAD_MAX];
298 #endif
299
300
301   /// Functions
302
303   Value id_loop(const Position &pos, Move searchMoves[]);
304   Value root_search(Position &pos, SearchStack ss[], RootMoveList &rml,
305                     Value alpha, Value beta);
306   Value search_pv(Position &pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
307                   Depth depth, int ply, int threadID);
308   Value search(Position &pos, SearchStack ss[], Value beta,
309                Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID);
310   Value qsearch(Position &pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
311                 Depth depth, int ply, int threadID);
312   void sp_search(SplitPoint *sp, int threadID);
313   void sp_search_pv(SplitPoint *sp, int threadID);
314   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
315   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
316   void sp_update_pv(SearchStack *pss, SearchStack ss[], int ply);
317   bool connected_moves(const Position &pos, Move m1, Move m2);
318   bool value_is_mate(Value value);
319   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
320   Depth extension(const Position &pos, Move m, bool pvNode, bool capture, bool check, bool singleReply, bool mateThreat, bool* dangerous);
321   bool ok_to_do_nullmove(const Position &pos);
322   bool ok_to_prune(const Position &pos, Move m, Move threat, Depth d);
323   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
324   bool ok_to_history(const Position &pos, Move m);
325   void update_history(const Position& pos, Move m, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
326   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
327
328   bool fail_high_ply_1();
329   bool aspiration_fail_high_ply_1();
330   int current_search_time();
331   int nps();
332   void poll();
333   void ponderhit();
334   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
335   void wait_for_stop_or_ponderhit();
336
337   void idle_loop(int threadID, SplitPoint *waitSp);
338   void init_split_point_stack();
339   void destroy_split_point_stack();
340   bool thread_should_stop(int threadID);
341   bool thread_is_available(int slave, int master);
342   bool idle_thread_exists(int master);
343   bool split(const Position &pos, SearchStack *ss, int ply,
344              Value *alpha, Value *beta, Value *bestValue, Depth depth, int *moves,
345              MovePicker *mp, Bitboard dcCandidates, int master, bool pvNode);
346   void wake_sleeping_threads();
347
348 #if !defined(_MSC_VER)
349   void *init_thread(void *threadID);
350 #else
351   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
352 #endif
353
354 }
355
356
357 ////
358 //// Global variables
359 ////
360
361 // The main transposition table
362 TranspositionTable TT = TranspositionTable(TTDefaultSize);
363
364
365 // Number of active threads:
366 int ActiveThreads = 1;
367
368 // Locks.  In principle, there is no need for IOLock to be a global variable,
369 // but it could turn out to be useful for debugging.
370 Lock IOLock;
371
372 History H;  // Should be made local?
373
374 // The empty search stack
375 SearchStack EmptySearchStack;
376
377
378 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
379 // new search from the root.
380 void SearchStack::init(int ply) {
381
382   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
383   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
384   reduction = Depth(0);
385 }
386
387 void SearchStack::initKillers() {
388
389   mateKiller = MOVE_NONE;
390   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
391       killers[i] = MOVE_NONE;
392 }
393
394
395 ////
396 //// Functions
397 ////
398
399 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
400 /// the program receives the UCI 'go' command.  It initializes various
401 /// search-related global variables, and calls root_search()
402
403 void think(const Position &pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
404            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
405            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
406
407   // Look for a book move
408   if (!infinite && !ponder && get_option_value_bool("OwnBook"))
409   {
410       Move bookMove;
411       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
412       {
413           OpeningBook.close();
414           OpeningBook.open("book.bin");
415       }
416       bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
417       if (bookMove != MOVE_NONE)
418       {
419           std::cout << "bestmove " << bookMove << std::endl;
420           return;
421       }
422   }
423
424   // Initialize global search variables
425   Idle = false;
426   SearchStartTime = get_system_time();
427   EasyMove = MOVE_NONE;
428   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
429   {
430       Threads[i].nodes = 0ULL;
431       Threads[i].failHighPly1 = false;
432       Threads[i].aspirationFailHighPly1 = false;
433   }
434   NodesSincePoll = 0;
435   InfiniteSearch = infinite;
436   PonderSearch = ponder;
437   StopOnPonderhit = false;
438   AbortSearch = false;
439   Quit = false;
440   FailHigh = false;
441   FailLow = false;
442   Problem = false;
443   ExactMaxTime = maxTime;
444
445   // Read UCI option values
446   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
447   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
448       TT.clear();
449
450   PonderingEnabled = get_option_value_bool("Ponder");
451   MultiPV = get_option_value_int("MultiPV");
452
453   CheckExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
454   CheckExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
455
456   SingleReplyExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Reply Extension (PV nodes)"));
457   SingleReplyExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Reply Extension (non-PV nodes)"));
458
459   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
460   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
461
462   PassedPawnExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
463   PassedPawnExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
464
465   PawnEndgameExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
466   PawnEndgameExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
467
468   MateThreatExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
469   MateThreatExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
470
471   LMRPVMoves     = get_option_value_int("Full Depth Moves (PV nodes)") + 1;
472   LMRNonPVMoves  = get_option_value_int("Full Depth Moves (non-PV nodes)") + 1;
473   ThreatDepth    = get_option_value_int("Threat Depth") * OnePly;
474   SelectiveDepth = get_option_value_int("Selective Plies") * OnePly;
475
476   Chess960 = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
477   ShowCurrentLine = get_option_value_bool("UCI_ShowCurrLine");
478   UseLogFile = get_option_value_bool("Use Search Log");
479   if (UseLogFile)
480       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
481
482   UseQSearchFutilityPruning = get_option_value_bool("Futility Pruning (Quiescence Search)");
483   UseFutilityPruning = get_option_value_bool("Futility Pruning (Main Search)");
484
485   FutilityMarginQS = value_from_centipawns(get_option_value_int("Futility Margin (Quiescence Search)"));
486   int fmScale = get_option_value_int("Futility Margin Scale Factor (Main Search)");
487   for (int i = 0; i < 6; i++)
488       FutilityMargins[i] = (FutilityMargins[i] * fmScale) / 100;
489
490   RazorDepth = (get_option_value_int("Maximum Razoring Depth") + 1) * OnePly;
491   RazorMargin = value_from_centipawns(get_option_value_int("Razoring Margin"));
492
493   UseLSNFiltering = get_option_value_bool("LSN filtering");
494   LSNTime = get_option_value_int("LSN Time Margin (sec)") * 1000;
495   LSNValue = value_from_centipawns(get_option_value_int("LSN Value Margin"));
496
497   MinimumSplitDepth = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
498   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
499
500   read_weights(pos.side_to_move());
501
502   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
503   if (newActiveThreads != ActiveThreads)
504   {
505       ActiveThreads = newActiveThreads;
506       init_eval(ActiveThreads);
507   }
508
509   // Wake up sleeping threads:
510   wake_sleeping_threads();
511
512   for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
513       assert(thread_is_available(i, 0));
514
515   // Set thinking time:
516   int myTime = time[side_to_move];
517   int myIncrement = increment[side_to_move];
518
519   if (!movesToGo) // Sudden death time control
520   {
521       if (myIncrement)
522       {
523           MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
524           AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
525       } else { // Blitz game without increment
526           MaxSearchTime = myTime / 30;
527           AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
528       }
529   }
530   else // (x moves) / (y minutes)
531   {
532       if (movesToGo == 1)
533       {
534           MaxSearchTime = myTime / 2;
535           AbsoluteMaxSearchTime = Min(myTime / 2, myTime - 500);
536       } else {
537           MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
538           AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
539       }
540   }
541
542   if (PonderingEnabled)
543   {
544       MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
545       MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
546   }
547
548   // Fixed depth or fixed number of nodes?
549   MaxDepth = maxDepth;
550   if (MaxDepth)
551       InfiniteSearch = true; // HACK
552
553   MaxNodes = maxNodes;
554   if (MaxNodes)
555   {
556       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
557       InfiniteSearch = true; // HACK
558   }
559   else
560       NodesBetweenPolls = 30000;
561
562
563   // Write information to search log file:
564   if (UseLogFile)
565       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << std::endl
566               << "infinite: " << infinite
567               << " ponder: " << ponder
568               << " time: " << myTime
569               << " increment: " << myIncrement
570               << " moves to go: " << movesToGo << std::endl;
571
572
573   // We're ready to start thinking.  Call the iterative deepening loop
574   // function:
575   if (!looseOnTime)
576   {
577       Value v = id_loop(pos, searchMoves);
578       looseOnTime = (   UseLSNFiltering
579                      && myTime < LSNTime
580                      && myIncrement == 0
581                      && v < -LSNValue);
582   }
583   else
584   {
585       looseOnTime = false; // reset for next match
586       while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
587           ; // wait here
588       id_loop(pos, searchMoves); // to fail gracefully
589   }
590
591   if (UseLogFile)
592       LogFile.close();
593
594   if (Quit)
595   {
596       OpeningBook.close();
597       stop_threads();
598       quit_eval();
599       exit(0);
600   }
601   Idle = true;
602 }
603
604
605 /// init_threads() is called during startup.  It launches all helper threads,
606 /// and initializes the split point stack and the global locks and condition
607 /// objects.
608
609 void init_threads() {
610
611   volatile int i;
612
613 #if !defined(_MSC_VER)
614   pthread_t pthread[1];
615 #endif
616
617   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
618       Threads[i].activeSplitPoints = 0;
619
620   // Initialize global locks:
621   lock_init(&MPLock, NULL);
622   lock_init(&IOLock, NULL);
623
624   init_split_point_stack();
625
626 #if !defined(_MSC_VER)
627   pthread_mutex_init(&WaitLock, NULL);
628   pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
629 #else
630   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
631       SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
632 #endif
633
634   // All threads except the main thread should be initialized to idle state
635   for (i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
636   {
637       Threads[i].stop = false;
638       Threads[i].workIsWaiting = false;
639       Threads[i].idle = true;
640       Threads[i].running = false;
641   }
642
643   // Launch the helper threads
644   for(i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
645   {
646 #if !defined(_MSC_VER)
647       pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i));
648 #else
649       DWORD iID[1];
650       CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, iID);
651 #endif
652
653       // Wait until the thread has finished launching:
654       while (!Threads[i].running);
655   }
656
657   // Init also the empty search stack
658   EmptySearchStack.init(0);
659   EmptySearchStack.initKillers();
660 }
661
662
663 /// stop_threads() is called when the program exits.  It makes all the
664 /// helper threads exit cleanly.
665
666 void stop_threads() {
667
668   ActiveThreads = THREAD_MAX;  // HACK
669   Idle = false;  // HACK
670   wake_sleeping_threads();
671   AllThreadsShouldExit = true;
672   for (int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
673   {
674       Threads[i].stop = true;
675       while(Threads[i].running);
676   }
677   destroy_split_point_stack();
678 }
679
680
681 /// nodes_searched() returns the total number of nodes searched so far in
682 /// the current search.
683
684 int64_t nodes_searched() {
685
686   int64_t result = 0ULL;
687   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
688       result += Threads[i].nodes;
689   return result;
690 }
691
692
693 namespace {
694
695   // id_loop() is the main iterative deepening loop.  It calls root_search
696   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
697   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
698   // reached.
699
700   Value id_loop(const Position &pos, Move searchMoves[]) {
701
702     Position p(pos);
703     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
704
705     // searchMoves are verified, copied, scored and sorted
706     RootMoveList rml(p, searchMoves);
707
708     // Initialize
709     TT.new_search();
710     H.clear();
711     for (int i = 0; i < 3; i++)
712     {
713         ss[i].init(i);
714         ss[i].initKillers();
715     }
716     IterationInfo[1].set(rml.get_move_score(0));
717     Iteration = 1;
718
719     EasyMove = rml.scan_for_easy_move();
720
721     // Iterative deepening loop
722     while (Iteration < PLY_MAX)
723     {
724         // Initialize iteration
725         rml.sort();
726         Iteration++;
727         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
728         if (Iteration <= 5)
729             ExtraSearchTime = 0;
730
731         std::cout << "info depth " << Iteration << std::endl;
732
733         //Calculate dynamic search window based on previous iterations.
734         Value alpha;
735         Value beta;
736
737         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6) {
738           Value prevDelta1 = IterationInfo[Iteration - 1].speculated_value() - IterationInfo[Iteration - 2].speculated_value();
739           Value prevDelta2 = IterationInfo[Iteration - 2].speculated_value() - IterationInfo[Iteration - 3].speculated_value();
740
741           Value delta = Max((2 * Abs(prevDelta1) + Abs(prevDelta2)) , ProblemMargin);
742
743           alpha = IterationInfo[Iteration - 1].value() - delta;
744           beta  = IterationInfo[Iteration - 1].value() + delta;
745           if (alpha < - VALUE_INFINITE) alpha = - VALUE_INFINITE;
746           if (beta  >   VALUE_INFINITE) beta = VALUE_INFINITE;
747
748         } else {
749           alpha = - VALUE_INFINITE;
750           beta  =   VALUE_INFINITE;
751         }
752
753         // Search to the current depth
754         Value value = root_search(p, ss, rml, alpha, beta);
755         if (AbortSearch)
756           break; //Value cannot be trusted. Break out immediately!
757
758         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
759         // been overwritten during the search:
760         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
761
762         //Save info about search result
763         Value speculated_value = value;
764         bool fHigh = false;
765         bool fLow = false;
766
767         Value prev_value = IterationInfo[Iteration - 1].value();
768         Value delta = value - prev_value;
769
770         if (value >= beta) {
771           fHigh = true;
772           speculated_value = prev_value + 2 * delta;
773           BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 2; //This is used to tell time management to allocate more time
774         } else if (value <= alpha) {
775           fLow = true;
776           speculated_value = prev_value + 2 * delta;
777           BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 3; //This is used to tell time management to allocate more time
778         } else {
779           //nothing
780         }
781
782         if (speculated_value < - VALUE_INFINITE) speculated_value = - VALUE_INFINITE;
783         if (speculated_value >   VALUE_INFINITE) speculated_value =   VALUE_INFINITE;
784
785         IterationInfo[Iteration].set(value, speculated_value, fHigh, fLow);
786
787         // Erase the easy move if it differs from the new best move
788         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
789             EasyMove = MOVE_NONE;
790
791         Problem = false;
792
793         if (!InfiniteSearch)
794         {
795             // Time to stop?
796             bool stopSearch = false;
797
798             // Stop search early if there is only a single legal move:
799             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
800                 stopSearch = true;
801
802             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
803             if (  Iteration >= 6
804                 && abs(IterationInfo[Iteration].value()) >= abs(VALUE_MATE) - 100
805                 && abs(IterationInfo[Iteration-1].value()) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
806                 stopSearch = true;
807
808             // Stop search early if one move seems to be much better than the rest
809             int64_t nodes = nodes_searched();
810             if (   Iteration >= 8 && !fLow && !fHigh
811                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
812                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
813                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
814                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
815                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
816                 stopSearch = true;
817
818             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
819             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
820                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
821                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
822
823             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
824             // iteration.  We probably don't have enough time to search the first
825             // move at the next iteration anyway.
826             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime)*80) / 128)
827                 stopSearch = true;
828
829             if (stopSearch)
830             {
831                 //FIXME: Implement fail-low emergency measures
832                 if (!PonderSearch)
833                     break;
834                 else
835                     StopOnPonderhit = true;
836             }
837         }
838
839         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
840             break;
841     }
842
843     rml.sort();
844
845     // If we are pondering, we shouldn't print the best move before we
846     // are told to do so
847     if (PonderSearch)
848         wait_for_stop_or_ponderhit();
849     else
850         // Print final search statistics
851         std::cout << "info nodes " << nodes_searched()
852                   << " nps " << nps()
853                   << " time " << current_search_time()
854                   << " hashfull " << TT.full() << std::endl;
855
856     // Print the best move and the ponder move to the standard output
857     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
858     {
859         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
860         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
861     }
862     std::cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
863     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
864         std::cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
865
866     std::cout << std::endl;
867
868     if (UseLogFile)
869     {
870         if (dbg_show_mean)
871             dbg_print_mean(LogFile);
872
873         if (dbg_show_hit_rate)
874             dbg_print_hit_rate(LogFile);
875
876         StateInfo st;
877         LogFile << "Nodes: " << nodes_searched() << std::endl
878                 << "Nodes/second: " << nps() << std::endl
879                 << "Best move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]) << std::endl;
880
881         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
882         LogFile << "Ponder move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[1])
883                 << std::endl << std::endl;
884     }
885     return rml.get_move_score(0);
886   }
887
888
889   // root_search() is the function which searches the root node.  It is
890   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
891   // scheme (perhaps we should try to use this at internal PV nodes, too?)
892   // and prints some information to the standard output.
893
894   Value root_search(Position &pos, SearchStack ss[], RootMoveList &rml, Value alpha, Value beta) {
895
896     Value oldAlpha = alpha;
897     Value value;
898     Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(pos.side_to_move());
899
900     // Loop through all the moves in the root move list
901     for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
902     {
903         if (alpha >= beta) {
904           rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
905           //Leave node-counters and beta-counters as they are.
906           continue;
907         }
908
909         int64_t nodes;
910         Move move;
911         StateInfo st;
912         Depth ext, newDepth;
913
914         RootMoveNumber = i + 1;
915         FailHigh = false;
916
917         // Remember the node count before the move is searched. The node counts
918         // are used to sort the root moves at the next iteration.
919         nodes = nodes_searched();
920
921         // Reset beta cut-off counters
922         BetaCounter.clear();
923
924         // Pick the next root move, and print the move and the move number to
925         // the standard output.
926         move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
927         if (current_search_time() >= 1000)
928             std::cout << "info currmove " << move
929                       << " currmovenumber " << i + 1 << std::endl;
930
931         // Decide search depth for this move
932         bool dangerous;
933         ext = extension(pos, move, true, pos.move_is_capture(move), pos.move_is_check(move), false, false, &dangerous);
934         newDepth = (Iteration - 2) * OnePly + ext + InitialDepth;
935
936         // Make the move, and search it
937         pos.do_move(move, st, dcCandidates);
938
939         if (i < MultiPV)
940         {
941             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
942             // If the value has dropped a lot compared to the last iteration,
943             // set the boolean variable Problem to true. This variable is used
944             // for time managment: When Problem is true, we try to complete the
945             // current iteration before playing a move.
946             Problem = (Iteration >= 2 && value <= IterationInfo[Iteration-1].value() - ProblemMargin);
947
948             if (Problem && StopOnPonderhit)
949                 StopOnPonderhit = false;
950         }
951         else
952         {
953             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
954             if (value > alpha)
955             {
956                 // Fail high! Set the boolean variable FailHigh to true, and
957                 // re-search the move with a big window. The variable FailHigh is
958                 // used for time managment: We try to avoid aborting the search
959                 // prematurely during a fail high research.
960                 FailHigh = true;
961                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
962             }
963         }
964
965         pos.undo_move(move);
966
967         // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
968         // was aborted because the user interrupted the search or because we
969         // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
970         // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
971         // move and/or PV:
972         if (AbortSearch)
973             break;
974
975         // Remember the node count for this move. The node counts are used to
976         // sort the root moves at the next iteration.
977         rml.set_move_nodes(i, nodes_searched() - nodes);
978
979         // Remember the beta-cutoff statistics
980         int64_t our, their;
981         BetaCounter.read(pos.side_to_move(), our, their);
982         rml.set_beta_counters(i, our, their);
983
984         assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
985
986         if (value <= alpha && i >= MultiPV)
987             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
988         else
989         {
990             // New best move!
991
992             // Update PV
993             rml.set_move_score(i, value);
994             update_pv(ss, 0);
995             rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
996
997             if (MultiPV == 1)
998             {
999                 // We record how often the best move has been changed in each
1000                 // iteration. This information is used for time managment: When
1001                 // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1002                 if (i > 0)
1003                     BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
1004
1005                 // Print search information to the standard output:
1006                 std::cout << "info depth " << Iteration
1007                           << " score " << value_to_string(value)
1008                           << " time " << current_search_time()
1009                           << " nodes " << nodes_searched()
1010                           << " nps " << nps()
1011                           << " pv ";
1012
1013                 for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
1014                     std::cout << ss[0].pv[j] << " ";
1015
1016                 std::cout << std::endl;
1017
1018                 if (UseLogFile)
1019                     LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration, nodes_searched(), value, ss[0].pv)
1020                             << std::endl;
1021
1022                 if (value > alpha)
1023                   alpha = value;
1024
1025                 // Reset the global variable Problem to false if the value isn't too
1026                 // far below the final value from the last iteration.
1027                 if (value > IterationInfo[Iteration - 1].value() - NoProblemMargin)
1028                     Problem = false;
1029             }
1030             else // MultiPV > 1
1031             {
1032                 rml.sort_multipv(i);
1033                 for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
1034                 {
1035                     int k;
1036                     std::cout << "info multipv " << j + 1
1037                               << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
1038                               << " depth " << ((j <= i)? Iteration : Iteration - 1)
1039                               << " time " << current_search_time()
1040                               << " nodes " << nodes_searched()
1041                               << " nps " << nps()
1042                               << " pv ";
1043
1044                     for (k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
1045                         std::cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1046
1047                     std::cout << std::endl;
1048                 }
1049                 alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV-1));
1050             }
1051         }
1052
1053         if (alpha <= oldAlpha)
1054           FailLow = true;
1055         else
1056           FailLow = false;
1057
1058     }
1059     return alpha;
1060   }
1061
1062
1063   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1064
1065   Value search_pv(Position &pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1066                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1067
1068     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1069     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1070     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1071     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1072
1073     if (depth < OnePly)
1074         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1075
1076     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1077     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1078     init_node(ss, ply, threadID);
1079
1080     // After init_node() that calls poll()
1081     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1082         return Value(0);
1083
1084     if (pos.is_draw())
1085         return VALUE_DRAW;
1086
1087     EvalInfo ei;
1088
1089     if (ply >= PLY_MAX - 1)
1090         return evaluate(pos, ei, threadID);
1091
1092     // Mate distance pruning
1093     Value oldAlpha = alpha;
1094     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1095     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1096     if (alpha >= beta)
1097         return alpha;
1098
1099     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1100     // pruning, but only for move ordering.
1101     const TTEntry* tte = TT.retrieve(pos);
1102     Move ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1103
1104     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1105     if (UseIIDAtPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 5*OnePly)
1106     {
1107         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1108         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1109     }
1110
1111     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1112     // to search all moves
1113     MovePicker mp = MovePicker(pos, true, ttMove, ss[ply], depth);
1114
1115     Move move, movesSearched[256];
1116     int moveCount = 0;
1117     Value value, bestValue = -VALUE_INFINITE;
1118     Bitboard dcCandidates = mp.discovered_check_candidates();
1119     Color us = pos.side_to_move();
1120     bool isCheck = pos.is_check();
1121     bool mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(us));
1122
1123     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
1124     // occurs.
1125     while (   alpha < beta
1126            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1127            && !thread_should_stop(threadID))
1128     {
1129       assert(move_is_ok(move));
1130
1131       bool singleReply = (isCheck && mp.number_of_moves() == 1);
1132       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, dcCandidates);
1133       bool moveIsCapture = pos.move_is_capture(move);
1134
1135       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1136
1137       // Decide the new search depth
1138       bool dangerous;
1139       Depth ext = extension(pos, move, true, moveIsCapture, moveIsCheck, singleReply, mateThreat, &dangerous);
1140       Depth newDepth = depth - OnePly + ext;
1141
1142       // Make and search the move
1143       StateInfo st;
1144       pos.do_move(move, st, dcCandidates);
1145
1146       if (moveCount == 1) // The first move in list is the PV
1147           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1148       else
1149       {
1150         // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1151         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1152         if (    depth >= 2*OnePly
1153             &&  moveCount >= LMRPVMoves
1154             && !dangerous
1155             && !moveIsCapture
1156             && !move_promotion(move)
1157             && !move_is_castle(move)
1158             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1159         {
1160             ss[ply].reduction = OnePly;
1161             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-OnePly, ply+1, true, threadID);
1162         }
1163         else
1164             value = alpha + 1; // Just to trigger next condition
1165
1166         if (value > alpha) // Go with full depth non-pv search
1167         {
1168             ss[ply].reduction = Depth(0);
1169             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1170             if (value > alpha /*&& value < beta*/)
1171             {
1172                 // When the search fails high at ply 1 while searching the first
1173                 // move at the root, set the flag failHighPly1. This is used for
1174                 // time managment:  We don't want to stop the search early in
1175                 // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
1176                 // result in a big drop in score at the root.
1177                 if (ply == 1 && RootMoveNumber == 1) {
1178                     Threads[threadID].failHighPly1 = true;
1179                     if (value >= beta) {
1180                       Threads[threadID].aspirationFailHighPly1 = true;
1181                     }
1182                 }
1183
1184                 // A fail high occurred. Re-search at full window (pv search)
1185                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1186                 Threads[threadID].failHighPly1 = false;
1187                 //FIXME: Current implementation of Problem code is not completely thread-safe.
1188                 //If poll is called before pv is updated, we lose this move.
1189                 //(failHighPly1 also suffers from same kind of problems though. There is also a small
1190                 //fraction of time when failHighPly1 and Problem are _both_ false, though we
1191                 //are facing bad problems. If we are very unlucky search is terminated).
1192                 Threads[threadID].aspirationFailHighPly1 = false;
1193           }
1194         }
1195       }
1196       pos.undo_move(move);
1197
1198       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1199
1200       // New best move?
1201       if (value > bestValue)
1202       {
1203           bestValue = value;
1204           if (value > alpha)
1205           {
1206               alpha = value;
1207               update_pv(ss, ply);
1208               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1209                   ss[ply].mateKiller = move;
1210           }
1211           // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
1212           // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
1213           // (from the computer's point of view) since the previous iteration:
1214           if (   ply == 1
1215               && Iteration >= 2
1216               && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value() - ProblemMargin)
1217               Problem = true;
1218       }
1219
1220       // Split?
1221       if (   ActiveThreads > 1
1222           && bestValue < beta
1223           && depth >= MinimumSplitDepth
1224           && Iteration <= 99
1225           && idle_thread_exists(threadID)
1226           && !AbortSearch
1227           && !thread_should_stop(threadID)
1228           && split(pos, ss, ply, &alpha, &beta, &bestValue, depth,
1229                    &moveCount, &mp, dcCandidates, threadID, true))
1230           break;
1231     }
1232
1233     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1234     // no legal moves, it must be mate or stalemate:
1235     if (moveCount == 0)
1236         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1237
1238     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1239     // history counters, and killer moves.
1240     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1241         return bestValue;
1242
1243     if (bestValue <= oldAlpha)
1244         TT.store(pos, value_to_tt(bestValue, ply), depth, MOVE_NONE, VALUE_TYPE_UPPER);
1245
1246     else if (bestValue >= beta)
1247     {
1248         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1249         Move m = ss[ply].pv[ply];
1250         if (ok_to_history(pos, m)) // Only non capture moves are considered
1251         {
1252             update_history(pos, m, depth, movesSearched, moveCount);
1253             update_killers(m, ss[ply]);
1254         }
1255         TT.store(pos, value_to_tt(bestValue, ply), depth, m, VALUE_TYPE_LOWER);
1256     }
1257     else
1258         TT.store(pos, value_to_tt(bestValue, ply), depth, ss[ply].pv[ply], VALUE_TYPE_EXACT);
1259
1260     return bestValue;
1261   }
1262
1263
1264   // search() is the search function for zero-width nodes.
1265
1266   Value search(Position &pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1267                int ply, bool allowNullmove, int threadID) {
1268
1269     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1270     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1271     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1272
1273     if (depth < OnePly)
1274         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1275
1276     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1277     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1278     init_node(ss, ply, threadID);
1279
1280     // After init_node() that calls poll()
1281     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1282         return Value(0);
1283
1284     if (pos.is_draw())
1285         return VALUE_DRAW;
1286
1287     EvalInfo ei;
1288
1289     if (ply >= PLY_MAX - 1)
1290         return evaluate(pos, ei, threadID);
1291
1292     // Mate distance pruning
1293     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1294         return beta;
1295
1296     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1297         return beta - 1;
1298
1299     // Transposition table lookup
1300     const TTEntry* tte = TT.retrieve(pos);
1301     Move ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1302
1303     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1304     {
1305         ss[ply].currentMove = ttMove; // can be MOVE_NONE
1306         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1307     }
1308
1309     Value approximateEval = quick_evaluate(pos);
1310     bool mateThreat = false;
1311     bool isCheck = pos.is_check();
1312
1313     // Null move search
1314     if (    allowNullmove
1315         &&  depth > OnePly
1316         && !isCheck
1317         && !value_is_mate(beta)
1318         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1319         &&  approximateEval >= beta - NullMoveMargin)
1320     {
1321         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1322
1323         StateInfo st;
1324         pos.do_null_move(st);
1325         int R = (depth >= 5 * OnePly ? 4 : 3); // Null move dynamic reduction
1326
1327         Value nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1328
1329         pos.undo_null_move();
1330
1331         if (value_is_mate(nullValue))
1332         {
1333             /* Do not return unproven mates */
1334         }
1335         else if (nullValue >= beta)
1336         {
1337             if (depth < 6 * OnePly)
1338                 return beta;
1339
1340             // Do zugzwang verification search
1341             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1342             if (v >= beta)
1343                 return beta;
1344         } else {
1345             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1346             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1347             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1348             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1349             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1350             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1351             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1352                 mateThreat = true;
1353
1354             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1355             if (   depth < ThreatDepth
1356                 && ss[ply - 1].reduction
1357                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1358                 return beta - 1;
1359         }
1360     }
1361     // Null move search not allowed, try razoring
1362     else if (   !value_is_mate(beta)
1363              && approximateEval < beta - RazorMargin
1364              && depth < RazorDepth
1365              && (RazorAtDepthOne || depth > OnePly)
1366              && ttMove == MOVE_NONE
1367              && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1368     {
1369         Value v = qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1370         if (   (v < beta - RazorMargin - RazorMargin / 4)
1371             || (depth <= 2*OnePly && v < beta - RazorMargin)
1372             || (depth <=   OnePly && v < beta - RazorMargin / 2))
1373             return v;
1374     }
1375
1376     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1377     if (UseIIDAtNonPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 8*OnePly &&
1378         evaluate(pos, ei, threadID) >= beta - IIDMargin)
1379     {
1380         search(pos, ss, beta, Min(depth/2, depth-2*OnePly), ply, false, threadID);
1381         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1382     }
1383
1384     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1385     // to search all moves:
1386     MovePicker mp = MovePicker(pos, false, ttMove, ss[ply], depth);
1387
1388     Move move, movesSearched[256];
1389     int moveCount = 0;
1390     Value value, bestValue = -VALUE_INFINITE;
1391     Bitboard dcCandidates = mp.discovered_check_candidates();
1392     Value futilityValue = VALUE_NONE;
1393     bool useFutilityPruning =   UseFutilityPruning
1394                              && depth < SelectiveDepth
1395                              && !isCheck;
1396
1397     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
1398     // occurs.
1399     while (   bestValue < beta
1400            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1401            && !thread_should_stop(threadID))
1402     {
1403       assert(move_is_ok(move));
1404
1405       bool singleReply = (isCheck && mp.number_of_moves() == 1);
1406       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, dcCandidates);
1407       bool moveIsCapture = pos.move_is_capture(move);
1408
1409       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1410
1411       // Decide the new search depth
1412       bool dangerous;
1413       Depth ext = extension(pos, move, false, moveIsCapture, moveIsCheck, singleReply, mateThreat, &dangerous);
1414       Depth newDepth = depth - OnePly + ext;
1415
1416       // Futility pruning
1417       if (    useFutilityPruning
1418           && !dangerous
1419           && !moveIsCapture
1420           && !move_promotion(move))
1421       {
1422           // History pruning. See ok_to_prune() definition
1423           if (   moveCount >= 2 + int(depth)
1424               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove, depth))
1425               continue;
1426
1427           // Value based pruning
1428           if (depth < 7 * OnePly && approximateEval < beta)
1429           {
1430               if (futilityValue == VALUE_NONE)
1431                   futilityValue =  evaluate(pos, ei, threadID)
1432                                  + FutilityMargins[int(depth)/2 - 1]
1433                                  + 32 * (depth & 1);
1434
1435               if (futilityValue < beta)
1436               {
1437                   if (futilityValue > bestValue)
1438                       bestValue = futilityValue;
1439                   continue;
1440               }
1441           }
1442       }
1443
1444       // Make and search the move
1445       StateInfo st;
1446       pos.do_move(move, st, dcCandidates);
1447
1448       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1449       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1450       if (    depth >= 2*OnePly
1451           &&  moveCount >= LMRNonPVMoves
1452           && !dangerous
1453           && !moveIsCapture
1454           && !move_promotion(move)
1455           && !move_is_castle(move)
1456           && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1457       {
1458           ss[ply].reduction = OnePly;
1459           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-OnePly, ply+1, true, threadID);
1460       }
1461       else
1462         value = beta; // Just to trigger next condition
1463
1464       if (value >= beta) // Go with full depth non-pv search
1465       {
1466           ss[ply].reduction = Depth(0);
1467           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1468       }
1469       pos.undo_move(move);
1470
1471       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1472
1473       // New best move?
1474       if (value > bestValue)
1475       {
1476         bestValue = value;
1477         if (value >= beta)
1478             update_pv(ss, ply);
1479
1480         if (value == value_mate_in(ply + 1))
1481             ss[ply].mateKiller = move;
1482       }
1483
1484       // Split?
1485       if (   ActiveThreads > 1
1486           && bestValue < beta
1487           && depth >= MinimumSplitDepth
1488           && Iteration <= 99
1489           && idle_thread_exists(threadID)
1490           && !AbortSearch
1491           && !thread_should_stop(threadID)
1492           && split(pos, ss, ply, &beta, &beta, &bestValue, depth, &moveCount,
1493                    &mp, dcCandidates, threadID, false))
1494         break;
1495     }
1496
1497     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1498     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1499     if (moveCount == 0)
1500         return (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1501
1502     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1503     // history counters, and killer moves.
1504     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1505         return bestValue;
1506
1507     if (bestValue < beta)
1508         TT.store(pos, value_to_tt(bestValue, ply), depth, MOVE_NONE, VALUE_TYPE_UPPER);
1509     else
1510     {
1511         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1512         Move m = ss[ply].pv[ply];
1513         if (ok_to_history(pos, m)) // Only non capture moves are considered
1514         {
1515             update_history(pos, m, depth, movesSearched, moveCount);
1516             update_killers(m, ss[ply]);
1517         }
1518         TT.store(pos, value_to_tt(bestValue, ply), depth, m, VALUE_TYPE_LOWER);
1519     }
1520
1521     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1522
1523     return bestValue;
1524   }
1525
1526
1527   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1528   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1529   // less than OnePly).
1530
1531   Value qsearch(Position &pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1532                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1533
1534     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1535     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1536     assert(depth <= 0);
1537     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1538     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1539
1540     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1541     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1542     init_node(ss, ply, threadID);
1543
1544     // After init_node() that calls poll()
1545     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1546         return Value(0);
1547
1548     if (pos.is_draw())
1549         return VALUE_DRAW;
1550
1551     // Transposition table lookup, only when not in PV
1552     TTEntry* tte = NULL;
1553     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1554     if (!pvNode)
1555     {
1556         tte = TT.retrieve(pos);
1557         if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1558         {
1559             assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1560
1561             return value_from_tt(tte->value(), ply);
1562         }
1563     }
1564
1565     // Evaluate the position statically
1566     EvalInfo ei;
1567     Value staticValue;
1568     bool isCheck = pos.is_check();
1569     ei.futilityMargin = Value(0); // Manually initialize futilityMargin
1570
1571     if (isCheck)
1572         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1573
1574     else if (tte && tte->type() == VALUE_TYPE_EVAL)
1575     {
1576         // Use the cached evaluation score if possible
1577         assert(tte->value() == evaluate(pos, ei, threadID));
1578         assert(ei.futilityMargin == Value(0));
1579
1580         staticValue = tte->value();
1581     }
1582     else
1583         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1584
1585     if (ply == PLY_MAX - 1)
1586         return evaluate(pos, ei, threadID);
1587
1588     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1589     // at least beta.
1590     Value bestValue = staticValue;
1591
1592     if (bestValue >= beta)
1593     {
1594         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1595         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin == 0)
1596             TT.store(pos, value_to_tt(bestValue, ply), Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE, VALUE_TYPE_EVAL);
1597
1598         return bestValue;
1599     }
1600
1601     if (bestValue > alpha)
1602         alpha = bestValue;
1603
1604     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1605     // to search the moves.  Because the depth is <= 0 here, only captures,
1606     // queen promotions and checks (only if depth == 0) will be generated.
1607     MovePicker mp = MovePicker(pos, pvNode, MOVE_NONE, EmptySearchStack, depth);
1608     Move move;
1609     int moveCount = 0;
1610     Bitboard dcCandidates = mp.discovered_check_candidates();
1611     Color us = pos.side_to_move();
1612     bool enoughMaterial = pos.non_pawn_material(us) > RookValueMidgame;
1613
1614     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1615     // occurs.
1616     while (   alpha < beta
1617            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1618     {
1619       assert(move_is_ok(move));
1620
1621       moveCount++;
1622       ss[ply].currentMove = move;
1623
1624       // Futility pruning
1625       if (    UseQSearchFutilityPruning
1626           &&  enoughMaterial
1627           && !isCheck
1628           && !pvNode
1629           && !move_promotion(move)
1630           && !pos.move_is_check(move, dcCandidates)
1631           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1632       {
1633           Value futilityValue = staticValue
1634                               + Max(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(move)),
1635                                     pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move)))
1636                               + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0))
1637                               + FutilityMarginQS
1638                               + ei.futilityMargin;
1639
1640           if (futilityValue < alpha)
1641           {
1642               if (futilityValue > bestValue)
1643                   bestValue = futilityValue;
1644               continue;
1645           }
1646       }
1647
1648       // Don't search captures and checks with negative SEE values
1649       if (   !isCheck
1650           && !move_promotion(move)
1651           && (pos.midgame_value_of_piece_on(move_from(move)) >
1652               pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(move)))
1653           &&  pos.see(move) < 0)
1654           continue;
1655
1656       // Make and search the move.
1657       StateInfo st;
1658       pos.do_move(move, st, dcCandidates);
1659       Value value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1660       pos.undo_move(move);
1661
1662       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1663
1664       // New best move?
1665       if (value > bestValue)
1666       {
1667           bestValue = value;
1668           if (value > alpha)
1669           {
1670               alpha = value;
1671               update_pv(ss, ply);
1672           }
1673        }
1674     }
1675
1676     // All legal moves have been searched.  A special case: If we're in check
1677     // and no legal moves were found, it is checkmate:
1678     if (pos.is_check() && moveCount == 0) // Mate!
1679         return value_mated_in(ply);
1680
1681     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1682
1683     // Update transposition table
1684     if (!pvNode)
1685     {
1686         Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1687         if (bestValue < beta)
1688             TT.store(pos, value_to_tt(bestValue, ply), d, MOVE_NONE, VALUE_TYPE_UPPER);
1689         else
1690             TT.store(pos, value_to_tt(bestValue, ply), d, MOVE_NONE, VALUE_TYPE_LOWER);
1691     }
1692
1693     // Update killers only for good check moves
1694     Move m = ss[ply].currentMove;
1695     if (alpha >= beta && ok_to_history(pos, m)) // Only non capture moves are considered
1696     {
1697         // Wrong to update history when depth is <= 0
1698         update_killers(m, ss[ply]);
1699     }
1700     return bestValue;
1701   }
1702
1703
1704   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1705   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1706   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1707   // table, done a null move search, and searched the first move before
1708   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1709   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1710   // care of after we return from the split point.
1711
1712   void sp_search(SplitPoint *sp, int threadID) {
1713
1714     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1715     assert(ActiveThreads > 1);
1716
1717     Position pos = Position(sp->pos);
1718     SearchStack *ss = sp->sstack[threadID];
1719     Value value;
1720     Move move;
1721     bool isCheck = pos.is_check();
1722     bool useFutilityPruning =    UseFutilityPruning
1723                               && sp->depth < SelectiveDepth
1724                               && !isCheck;
1725
1726     while (    sp->bestValue < sp->beta
1727            && !thread_should_stop(threadID)
1728            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
1729     {
1730       assert(move_is_ok(move));
1731
1732       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, sp->dcCandidates);
1733       bool moveIsCapture = pos.move_is_capture(move);
1734
1735       lock_grab(&(sp->lock));
1736       int moveCount = ++sp->moves;
1737       lock_release(&(sp->lock));
1738
1739       ss[sp->ply].currentMove = move;
1740
1741       // Decide the new search depth.
1742       bool dangerous;
1743       Depth ext = extension(pos, move, false, moveIsCapture, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1744       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1745
1746       // Prune?
1747       if (    useFutilityPruning
1748           && !dangerous
1749           && !moveIsCapture
1750           && !move_promotion(move)
1751           &&  moveCount >= 2 + int(sp->depth)
1752           &&  ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove, sp->depth))
1753         continue;
1754
1755       // Make and search the move.
1756       StateInfo st;
1757       pos.do_move(move, st, sp->dcCandidates);
1758
1759       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1760       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1761       if (   !dangerous
1762           &&  moveCount >= LMRNonPVMoves
1763           && !moveIsCapture
1764           && !move_promotion(move)
1765           && !move_is_castle(move)
1766           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1767       {
1768           ss[sp->ply].reduction = OnePly;
1769           value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth - OnePly, sp->ply+1, true, threadID);
1770       }
1771       else
1772           value = sp->beta; // Just to trigger next condition
1773
1774       if (value >= sp->beta) // Go with full depth non-pv search
1775       {
1776           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1777           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1778       }
1779       pos.undo_move(move);
1780
1781       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1782
1783       if (thread_should_stop(threadID))
1784           break;
1785
1786       // New best move?
1787       lock_grab(&(sp->lock));
1788       if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
1789       {
1790           sp->bestValue = value;
1791           if (sp->bestValue >= sp->beta)
1792           {
1793               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1794               for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1795                   if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
1796                       Threads[i].stop = true;
1797
1798               sp->finished = true;
1799         }
1800       }
1801       lock_release(&(sp->lock));
1802     }
1803
1804     lock_grab(&(sp->lock));
1805
1806     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
1807     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads:
1808     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
1809         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1810             if (sp->slaves[i])
1811                 Threads[i].stop = true;
1812
1813     sp->cpus--;
1814     sp->slaves[threadID] = 0;
1815
1816     lock_release(&(sp->lock));
1817   }
1818
1819
1820   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1821   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1822   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1823   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1824   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1825   // need to store anything to the hash table here:  This is taken care of
1826   // after we return from the split point.
1827
1828   void sp_search_pv(SplitPoint *sp, int threadID) {
1829
1830     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1831     assert(ActiveThreads > 1);
1832
1833     Position pos = Position(sp->pos);
1834     SearchStack *ss = sp->sstack[threadID];
1835     Value value;
1836     Move move;
1837
1838     while (    sp->alpha < sp->beta
1839            && !thread_should_stop(threadID)
1840            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
1841     {
1842       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, sp->dcCandidates);
1843       bool moveIsCapture = pos.move_is_capture(move);
1844
1845       assert(move_is_ok(move));
1846
1847       lock_grab(&(sp->lock));
1848       int moveCount = ++sp->moves;
1849       lock_release(&(sp->lock));
1850
1851       ss[sp->ply].currentMove = move;
1852
1853       // Decide the new search depth.
1854       bool dangerous;
1855       Depth ext = extension(pos, move, true, moveIsCapture, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1856       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1857
1858       // Make and search the move.
1859       StateInfo st;
1860       pos.do_move(move, st, sp->dcCandidates);
1861
1862       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1863       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1864       if (   !dangerous
1865           &&  moveCount >= LMRPVMoves
1866           && !moveIsCapture
1867           && !move_promotion(move)
1868           && !move_is_castle(move)
1869           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1870       {
1871           ss[sp->ply].reduction = OnePly;
1872           value = -search(pos, ss, -sp->alpha, newDepth - OnePly, sp->ply+1, true, threadID);
1873       }
1874       else
1875           value = sp->alpha + 1; // Just to trigger next condition
1876
1877       if (value > sp->alpha) // Go with full depth non-pv search
1878       {
1879           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1880           value = -search(pos, ss, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1881
1882           if (value > sp->alpha /*&& value < sp->beta*/)
1883           {
1884               // When the search fails high at ply 1 while searching the first
1885               // move at the root, set the flag failHighPly1.  This is used for
1886               // time managment:  We don't want to stop the search early in
1887               // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
1888               // result in a big drop in score at the root.
1889               if (sp->ply == 1 && RootMoveNumber == 1) {
1890                   Threads[threadID].failHighPly1 = true;
1891                   if (value >= sp->beta) {
1892                     Threads[threadID].aspirationFailHighPly1 = true;
1893                   }
1894               }
1895
1896               value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
1897               Threads[threadID].failHighPly1 = false;
1898               Threads[threadID].aspirationFailHighPly1 = false;
1899         }
1900       }
1901       pos.undo_move(move);
1902
1903       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1904
1905       if (thread_should_stop(threadID))
1906           break;
1907
1908       // New best move?
1909       lock_grab(&(sp->lock));
1910       if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
1911       {
1912           sp->bestValue = value;
1913           if (value > sp->alpha)
1914           {
1915               sp->alpha = value;
1916               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1917               if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
1918                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
1919
1920               if(value >= sp->beta)
1921               {
1922                   for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1923                       if(i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
1924                           Threads[i].stop = true;
1925
1926                   sp->finished = true;
1927               }
1928         }
1929         // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
1930         // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
1931         // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
1932         if (   sp->ply == 1
1933             && Iteration >= 2
1934             && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value() - ProblemMargin)
1935             Problem = true;
1936       }
1937       lock_release(&(sp->lock));
1938     }
1939
1940     lock_grab(&(sp->lock));
1941
1942     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
1943     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
1944     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
1945         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1946             if (sp->slaves[i])
1947                 Threads[i].stop = true;
1948
1949     sp->cpus--;
1950     sp->slaves[threadID] = 0;
1951
1952     lock_release(&(sp->lock));
1953   }
1954
1955   /// The BetaCounterType class
1956
1957   BetaCounterType::BetaCounterType() { clear(); }
1958
1959   void BetaCounterType::clear() {
1960
1961     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
1962         hits[i][WHITE] = hits[i][BLACK] = 0ULL;
1963   }
1964
1965   void BetaCounterType::add(Color us, Depth d, int threadID) {
1966
1967     // Weighted count based on depth
1968     hits[threadID][us] += int(d);
1969   }
1970
1971   void BetaCounterType::read(Color us, int64_t& our, int64_t& their) {
1972
1973     our = their = 0UL;
1974     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
1975     {
1976         our += hits[i][us];
1977         their += hits[i][opposite_color(us)];
1978     }
1979   }
1980
1981
1982   /// The RootMove class
1983
1984   // Constructor
1985
1986   RootMove::RootMove() {
1987     nodes = cumulativeNodes = 0ULL;
1988   }
1989
1990   // RootMove::operator<() is the comparison function used when
1991   // sorting the moves.  A move m1 is considered to be better
1992   // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
1993   // have equal score but m1 has the higher node count.
1994
1995   bool RootMove::operator<(const RootMove& m) {
1996
1997     if (score != m.score)
1998         return (score < m.score);
1999
2000     return theirBeta <= m.theirBeta;
2001   }
2002
2003   /// The RootMoveList class
2004
2005   // Constructor
2006
2007   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2008
2009     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2010     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2011
2012     // Generate all legal moves
2013     int lm_count = generate_legal_moves(pos, mlist);
2014
2015     // Add each move to the moves[] array
2016     for (int i = 0; i < lm_count; i++)
2017     {
2018         bool includeMove = includeAllMoves;
2019
2020         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2021             includeMove = (searchMoves[k] == mlist[i].move);
2022
2023         if (includeMove)
2024         {
2025             // Find a quick score for the move
2026             StateInfo st;
2027             SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2028
2029             moves[count].move = mlist[i].move;
2030             moves[count].nodes = 0ULL;
2031             pos.do_move(moves[count].move, st);
2032             moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE,
2033                                           Depth(0), 1, 0);
2034             pos.undo_move(moves[count].move);
2035             moves[count].pv[0] = moves[i].move;
2036             moves[count].pv[1] = MOVE_NONE; // FIXME
2037             count++;
2038         }
2039     }
2040     sort();
2041   }
2042
2043
2044   // Simple accessor methods for the RootMoveList class
2045
2046   inline Move RootMoveList::get_move(int moveNum) const {
2047     return moves[moveNum].move;
2048   }
2049
2050   inline Value RootMoveList::get_move_score(int moveNum) const {
2051     return moves[moveNum].score;
2052   }
2053
2054   inline void RootMoveList::set_move_score(int moveNum, Value score) {
2055     moves[moveNum].score = score;
2056   }
2057
2058   inline void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2059     moves[moveNum].nodes = nodes;
2060     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2061   }
2062
2063   inline void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2064     moves[moveNum].ourBeta = our;
2065     moves[moveNum].theirBeta = their;
2066   }
2067
2068   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2069     int j;
2070     for(j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2071       moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2072     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2073   }
2074
2075   inline Move RootMoveList::get_move_pv(int moveNum, int i) const {
2076     return moves[moveNum].pv[i];
2077   }
2078
2079   inline int64_t RootMoveList::get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const {
2080     return moves[moveNum].cumulativeNodes;
2081   }
2082
2083   inline int RootMoveList::move_count() const {
2084     return count;
2085   }
2086
2087
2088   // RootMoveList::scan_for_easy_move() is called at the end of the first
2089   // iteration, and is used to detect an "easy move", i.e. a move which appears
2090   // to be much bester than all the rest.  If an easy move is found, the move
2091   // is returned, otherwise the function returns MOVE_NONE.  It is very
2092   // important that this function is called at the right moment:  The code
2093   // assumes that the first iteration has been completed and the moves have
2094   // been sorted. This is done in RootMoveList c'tor.
2095
2096   Move RootMoveList::scan_for_easy_move() const {
2097
2098     assert(count);
2099
2100     if (count == 1)
2101         return get_move(0);
2102
2103     // moves are sorted so just consider the best and the second one
2104     if (get_move_score(0) > get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
2105         return get_move(0);
2106
2107     return MOVE_NONE;
2108   }
2109
2110   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2111   // iteration.
2112
2113   inline void RootMoveList::sort() {
2114
2115     sort_multipv(count - 1); // all items
2116   }
2117
2118
2119   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2120   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2121   // correctly in MultiPV mode.
2122
2123   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2124
2125     for (int i = 1; i <= n; i++)
2126     {
2127       RootMove rm = moves[i];
2128       int j;
2129       for (j = i; j > 0 && moves[j-1] < rm; j--)
2130           moves[j] = moves[j-1];
2131       moves[j] = rm;
2132     }
2133   }
2134
2135
2136   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2137   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the search
2138   // stack object corresponding to the current node.  Once every
2139   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2140   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2141
2142   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2143     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2144     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2145
2146     Threads[threadID].nodes++;
2147
2148     if(threadID == 0) {
2149       NodesSincePoll++;
2150       if(NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls) {
2151         poll();
2152         NodesSincePoll = 0;
2153       }
2154     }
2155
2156     ss[ply].init(ply);
2157     ss[ply+2].initKillers();
2158
2159     if(Threads[threadID].printCurrentLine)
2160       print_current_line(ss, ply, threadID);
2161   }
2162
2163
2164   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.  It
2165   // updates the PV in the SearchStack object corresponding to the current
2166   // node.
2167
2168   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2169     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2170
2171     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2172     int p;
2173     for(p = ply + 1; ss[ply+1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2174       ss[ply].pv[p] = ss[ply+1].pv[p];
2175     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2176   }
2177
2178
2179   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points.  The
2180   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2181   // the PV at the parent node.
2182
2183   void sp_update_pv(SearchStack *pss, SearchStack ss[], int ply) {
2184     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2185
2186     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2187     int p;
2188     for(p = ply + 1; ss[ply+1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2189       ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply+1].pv[p];
2190     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2191   }
2192
2193
2194   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2195   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2196   // if the moving piece is the same in both moves).  The first move is
2197   // assumed to be the move that was made to reach the current position, while
2198   // the second move is assumed to be a move from the current position.
2199
2200   bool connected_moves(const Position &pos, Move m1, Move m2) {
2201     Square f1, t1, f2, t2;
2202
2203     assert(move_is_ok(m1));
2204     assert(move_is_ok(m2));
2205
2206     if(m2 == MOVE_NONE)
2207       return false;
2208
2209     // Case 1: The moving piece is the same in both moves.
2210     f2 = move_from(m2);
2211     t1 = move_to(m1);
2212     if(f2 == t1)
2213       return true;
2214
2215     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1.
2216     t2 = move_to(m2);
2217     f1 = move_from(m1);
2218     if(t2 == f1)
2219       return true;
2220
2221     // Case 3: Moving through the vacated square:
2222     if(piece_is_slider(pos.piece_on(f2)) &&
2223        bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2224       return true;
2225
2226     // Case 4: The destination square for m2 is attacked by the moving piece
2227     // in m1:
2228     if(pos.piece_attacks_square(pos.piece_on(t1), t1, t2))
2229       return true;
2230
2231     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1:
2232     if(piece_is_slider(pos.piece_on(t1)) &&
2233        bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())),
2234                   f2) &&
2235        !bit_is_set(squares_between(t2, pos.king_square(pos.side_to_move())),
2236                    t2)) {
2237       Bitboard occ = pos.occupied_squares();
2238       Color us = pos.side_to_move();
2239       Square ksq = pos.king_square(us);
2240       clear_bit(&occ, f2);
2241       if(pos.type_of_piece_on(t1) == BISHOP) {
2242         if(bit_is_set(bishop_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2243           return true;
2244       }
2245       else if(pos.type_of_piece_on(t1) == ROOK) {
2246         if(bit_is_set(rook_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2247           return true;
2248       }
2249       else {
2250         assert(pos.type_of_piece_on(t1) == QUEEN);
2251         if(bit_is_set(queen_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2252           return true;
2253       }
2254     }
2255
2256     return false;
2257   }
2258
2259
2260   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2261   // eventually compensated for the ply.
2262
2263   bool value_is_mate(Value value) {
2264
2265     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2266
2267     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2268           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2269   }
2270
2271
2272   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2273   // killer moves of that ply.
2274
2275   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2276
2277       const Move* k = ss.killers;
2278       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2279           if (*k == m)
2280               return true;
2281
2282       return false;
2283   }
2284
2285
2286   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2287   // or with extended depth.  Certain classes of moves (checking moves, in
2288   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2289   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2290   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2291   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2292
2293   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool capture, bool check,
2294                   bool singleReply, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2295
2296     assert(m != MOVE_NONE);
2297
2298     Depth result = Depth(0);
2299     *dangerous = check || singleReply || mateThreat;
2300
2301     if (check)
2302         result += CheckExtension[pvNode];
2303
2304     if (singleReply)
2305         result += SingleReplyExtension[pvNode];
2306
2307     if (mateThreat)
2308         result += MateThreatExtension[pvNode];
2309
2310     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2311     {
2312         if (pos.move_is_pawn_push_to_7th(m))
2313         {
2314             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2315             *dangerous = true;
2316         }
2317         if (pos.move_is_passed_pawn_push(m))
2318         {
2319             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2320             *dangerous = true;
2321         }
2322     }
2323
2324     if (   capture
2325         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2326         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2327             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2328         && !move_promotion(m)
2329         && !move_is_ep(m))
2330     {
2331         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2332         *dangerous = true;
2333     }
2334
2335     if (   pvNode
2336         && capture
2337         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2338         && pos.see(m) >= 0)
2339     {
2340         result += OnePly/2;
2341         *dangerous = true;
2342     }
2343
2344     return Min(result, OnePly);
2345   }
2346
2347
2348   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2349   // doing a 'null move' should be allowed.  In order to avoid zugzwang
2350   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2351   // little material left.  Currently, the test is a bit too simple:  Null
2352   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.  It's
2353   // probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2354   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2355
2356   bool ok_to_do_nullmove(const Position &pos) {
2357     if(pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) == Value(0))
2358       return false;
2359     return true;
2360   }
2361
2362
2363   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move.  Only
2364   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2365   // candidates for pruning.
2366
2367   bool ok_to_prune(const Position &pos, Move m, Move threat, Depth d) {
2368     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2369
2370     assert(move_is_ok(m));
2371     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2372     assert(!move_promotion(m));
2373     assert(!pos.move_is_check(m));
2374     assert(!pos.move_is_capture(m));
2375     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2376     assert(d >= OnePly);
2377
2378     mfrom = move_from(m);
2379     mto = move_to(m);
2380     tfrom = move_from(threat);
2381     tto = move_to(threat);
2382
2383     // Case 1: Castling moves are never pruned.
2384     if (move_is_castle(m))
2385         return false;
2386
2387     // Case 2: Don't prune moves which move the threatened piece
2388     if (!PruneEscapeMoves && threat != MOVE_NONE && mfrom == tto)
2389         return false;
2390
2391     // Case 3: If the threatened piece has value less than or equal to the
2392     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2393     if (   !PruneDefendingMoves
2394         && threat != MOVE_NONE
2395         && pos.move_is_capture(threat)
2396         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2397             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2398         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2399       return false;
2400
2401     // Case 4: Don't prune moves with good history.
2402     if (!H.ok_to_prune(pos.piece_on(move_from(m)), m, d))
2403         return false;
2404
2405     // Case 5: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2406     // prune safe moves which block its ray.
2407     if (  !PruneBlockingMoves
2408         && threat != MOVE_NONE
2409         && piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2410         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2411         && pos.see(m) >= 0)
2412             return false;
2413
2414     return true;
2415   }
2416
2417
2418   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2419   // can be used at a given point in search.
2420
2421   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2422
2423     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2424
2425     return   (   tte->depth() >= depth
2426               || v >= Max(value_mate_in(100), beta)
2427               || v < Min(value_mated_in(100), beta))
2428
2429           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2430               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2431   }
2432
2433
2434   // ok_to_history() returns true if a move m can be stored
2435   // in history. Should be a non capturing move nor a promotion.
2436
2437   bool ok_to_history(const Position& pos, Move m) {
2438
2439     return !pos.move_is_capture(m) && !move_promotion(m);
2440   }
2441
2442
2443   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2444   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2445
2446   void update_history(const Position& pos, Move m, Depth depth,
2447                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2448
2449     H.success(pos.piece_on(move_from(m)), m, depth);
2450
2451     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2452     {
2453         assert(m != movesSearched[i]);
2454         if (ok_to_history(pos, movesSearched[i]))
2455             H.failure(pos.piece_on(move_from(movesSearched[i])), movesSearched[i]);
2456     }
2457   }
2458
2459
2460   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2461   // among the killer moves of that ply.
2462
2463   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2464
2465     if (m == ss.killers[0])
2466         return;
2467
2468     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2469         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2470
2471     ss.killers[0] = m;
2472   }
2473
2474   // fail_high_ply_1() checks if some thread is currently resolving a fail
2475   // high at ply 1 at the node below the first root node.  This information
2476   // is used for time managment.
2477
2478   bool fail_high_ply_1() {
2479     for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2480       if(Threads[i].failHighPly1)
2481         return true;
2482     return false;
2483   }
2484
2485   bool aspiration_fail_high_ply_1() {
2486     for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2487       if(Threads[i].aspirationFailHighPly1)
2488         return true;
2489     return false;
2490   }
2491
2492
2493   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2494   // since the beginning of the current search.
2495
2496   int current_search_time() {
2497     return get_system_time() - SearchStartTime;
2498   }
2499
2500
2501   // nps() computes the current nodes/second count.
2502
2503   int nps() {
2504     int t = current_search_time();
2505     return (t > 0)? int((nodes_searched() * 1000) / t) : 0;
2506   }
2507
2508
2509   // poll() performs two different functions:  It polls for user input, and it
2510   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2511   // search.
2512
2513   void poll() {
2514
2515     static int lastInfoTime;
2516     int t = current_search_time();
2517
2518     //  Poll for input
2519     if (Bioskey())
2520     {
2521         // We are line oriented, don't read single chars
2522         std::string command;
2523         if (!std::getline(std::cin, command))
2524             command = "quit";
2525
2526         if (command == "quit")
2527         {
2528             AbortSearch = true;
2529             PonderSearch = false;
2530             Quit = true;
2531         }
2532         else if(command == "stop")
2533         {
2534             AbortSearch = true;
2535             PonderSearch = false;
2536         }
2537         else if(command == "ponderhit")
2538             ponderhit();
2539     }
2540     // Print search information
2541     if (t < 1000)
2542         lastInfoTime = 0;
2543
2544     else if (lastInfoTime > t)
2545         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2546         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2547         lastInfoTime = 0;
2548
2549     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2550     {
2551         lastInfoTime = t;
2552         lock_grab(&IOLock);
2553         if (dbg_show_mean)
2554             dbg_print_mean();
2555
2556         if (dbg_show_hit_rate)
2557             dbg_print_hit_rate();
2558
2559         std::cout << "info nodes " << nodes_searched() << " nps " << nps()
2560                   << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << std::endl;
2561         lock_release(&IOLock);
2562         if (ShowCurrentLine)
2563             Threads[0].printCurrentLine = true;
2564     }
2565     // Should we stop the search?
2566     if (PonderSearch)
2567         return;
2568
2569     bool overTime =     t > AbsoluteMaxSearchTime
2570                      || (RootMoveNumber == 1 && t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime && !FailLow && !aspiration_fail_high_ply_1())
2571                      || (  !FailHigh && !FailLow && !fail_high_ply_1() && !aspiration_fail_high_ply_1() && !Problem
2572                          && t > 6*(MaxSearchTime + ExtraSearchTime));
2573
2574     if (   (Iteration >= 3 && (!InfiniteSearch && overTime))
2575         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2576         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && nodes_searched() >= MaxNodes))
2577         AbortSearch = true;
2578   }
2579
2580
2581   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2582   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2583   // it correctly predicted the opponent's move.
2584
2585   void ponderhit() {
2586     int t = current_search_time();
2587     PonderSearch = false;
2588     if(Iteration >= 3 &&
2589        (!InfiniteSearch && (StopOnPonderhit ||
2590                             t > AbsoluteMaxSearchTime ||
2591                             (RootMoveNumber == 1 &&
2592                              t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime && !FailLow) ||
2593                             (!FailHigh && !FailLow && !fail_high_ply_1() && !Problem &&
2594                              t > 6*(MaxSearchTime + ExtraSearchTime)))))
2595       AbortSearch = true;
2596   }
2597
2598
2599   // print_current_line() prints the current line of search for a given
2600   // thread.  Called when the UCI option UCI_ShowCurrLine is 'true'.
2601
2602   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2603     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2604     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2605
2606     if(!Threads[threadID].idle) {
2607       lock_grab(&IOLock);
2608       std::cout << "info currline " << (threadID + 1);
2609       for(int p = 0; p < ply; p++)
2610         std::cout << " " << ss[p].currentMove;
2611       std::cout << std::endl;
2612       lock_release(&IOLock);
2613     }
2614     Threads[threadID].printCurrentLine = false;
2615     if(threadID + 1 < ActiveThreads)
2616       Threads[threadID + 1].printCurrentLine = true;
2617   }
2618
2619
2620   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2621   // while the program is pondering.  The point is to work around a wrinkle in
2622   // the UCI protocol:  When pondering, the engine is not allowed to give a
2623   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2624   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2625   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2626
2627   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2628     std::string command;
2629
2630     while(true) {
2631       if(!std::getline(std::cin, command))
2632         command = "quit";
2633
2634       if(command == "quit") {
2635         OpeningBook.close();
2636         stop_threads();
2637         quit_eval();
2638         exit(0);
2639       }
2640       else if(command == "ponderhit" || command == "stop")
2641         break;
2642     }
2643   }
2644
2645
2646   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2647   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2648   // object for which the current thread is the master.
2649
2650   void idle_loop(int threadID, SplitPoint *waitSp) {
2651     assert(threadID >= 0 && threadID < THREAD_MAX);
2652
2653     Threads[threadID].running = true;
2654
2655     while(true) {
2656       if(AllThreadsShouldExit && threadID != 0)
2657         break;
2658
2659       // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled instead
2660       // of wasting CPU time polling for work:
2661       while(threadID != 0 && (Idle || threadID >= ActiveThreads)) {
2662 #if !defined(_MSC_VER)
2663         pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2664         if(Idle || threadID >= ActiveThreads)
2665           pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2666         pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2667 #else
2668         WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2669 #endif
2670       }
2671
2672       // If this thread has been assigned work, launch a search:
2673       if(Threads[threadID].workIsWaiting) {
2674         Threads[threadID].workIsWaiting = false;
2675         if(Threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2676           sp_search_pv(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2677         else
2678           sp_search(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2679         Threads[threadID].idle = true;
2680       }
2681
2682       // If this thread is the master of a split point and all threads have
2683       // finished their work at this split point, return from the idle loop:
2684       if(waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2685         return;
2686     }
2687
2688     Threads[threadID].running = false;
2689   }
2690
2691
2692   // init_split_point_stack() is called during program initialization, and
2693   // initializes all split point objects.
2694
2695   void init_split_point_stack() {
2696     for(int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2697       for(int j = 0; j < MaxActiveSplitPoints; j++) {
2698         SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2699         lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2700       }
2701   }
2702
2703
2704   // destroy_split_point_stack() is called when the program exits, and
2705   // destroys all locks in the precomputed split point objects.
2706
2707   void destroy_split_point_stack() {
2708     for(int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2709       for(int j = 0; j < MaxActiveSplitPoints; j++)
2710         lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2711   }
2712
2713
2714   // thread_should_stop() checks whether the thread with a given threadID has
2715   // been asked to stop, directly or indirectly.  This can happen if a beta
2716   // cutoff has occured in thre thread's currently active split point, or in
2717   // some ancestor of the current split point.
2718
2719   bool thread_should_stop(int threadID) {
2720     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2721
2722     SplitPoint *sp;
2723
2724     if(Threads[threadID].stop)
2725       return true;
2726     if(ActiveThreads <= 2)
2727       return false;
2728     for(sp = Threads[threadID].splitPoint; sp != NULL; sp = sp->parent)
2729       if(sp->finished) {
2730         Threads[threadID].stop = true;
2731         return true;
2732       }
2733     return false;
2734   }
2735
2736
2737   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2738   // available to help the thread with threadID "master" at a split point.  An
2739   // obvious requirement is that "slave" must be idle.  With more than two
2740   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2741   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2742   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2743   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2744
2745   bool thread_is_available(int slave, int master) {
2746     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2747     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2748     assert(ActiveThreads > 1);
2749
2750     if(!Threads[slave].idle || slave == master)
2751       return false;
2752
2753     if(Threads[slave].activeSplitPoints == 0)
2754       // No active split points means that the thread is available as a slave
2755       // for any other thread.
2756       return true;
2757
2758     if(ActiveThreads == 2)
2759       return true;
2760
2761     // Apply the "helpful master" concept if possible.
2762     if(SplitPointStack[slave][Threads[slave].activeSplitPoints-1].slaves[master])
2763       return true;
2764
2765     return false;
2766   }
2767
2768
2769   // idle_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2770   // a slave for the thread with threadID "master".
2771
2772   bool idle_thread_exists(int master) {
2773     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2774     assert(ActiveThreads > 1);
2775
2776     for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2777       if(thread_is_available(i, master))
2778         return true;
2779     return false;
2780   }
2781
2782
2783   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2784   // several threads at PV nodes.  If it does not succeed in splitting the
2785   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2786   // split point objects), the function immediately returns false.  If
2787   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2788   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2789   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2790   // helper threads that they have been assigned work.  This will cause them
2791   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv().  When all
2792   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2793   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2794
2795   bool split(const Position &p, SearchStack *sstck, int ply,
2796              Value *alpha, Value *beta, Value *bestValue, Depth depth, int *moves,
2797              MovePicker *mp, Bitboard dcCandidates, int master, bool pvNode) {
2798
2799     assert(p.is_ok());
2800     assert(sstck != NULL);
2801     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2802     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE && *bestValue <= *alpha);
2803     assert(!pvNode || *alpha < *beta);
2804     assert(*beta <= VALUE_INFINITE);
2805     assert(depth > Depth(0));
2806     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2807     assert(ActiveThreads > 1);
2808
2809     SplitPoint *splitPoint;
2810     int i;
2811
2812     lock_grab(&MPLock);
2813
2814     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2815     // active split points, don't split:
2816     if(!idle_thread_exists(master) ||
2817        Threads[master].activeSplitPoints >= MaxActiveSplitPoints) {
2818       lock_release(&MPLock);
2819       return false;
2820     }
2821
2822     // Pick the next available split point object from the split point stack:
2823     splitPoint = SplitPointStack[master] + Threads[master].activeSplitPoints;
2824     Threads[master].activeSplitPoints++;
2825
2826     // Initialize the split point object:
2827     splitPoint->parent = Threads[master].splitPoint;
2828     splitPoint->finished = false;
2829     splitPoint->ply = ply;
2830     splitPoint->depth = depth;
2831     splitPoint->alpha = pvNode? *alpha : (*beta - 1);
2832     splitPoint->beta = *beta;
2833     splitPoint->pvNode = pvNode;
2834     splitPoint->dcCandidates = dcCandidates;
2835     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2836     splitPoint->master = master;
2837     splitPoint->mp = mp;
2838     splitPoint->moves = *moves;
2839     splitPoint->cpus = 1;
2840     splitPoint->pos.copy(p);
2841     splitPoint->parentSstack = sstck;
2842     for(i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2843       splitPoint->slaves[i] = 0;
2844
2845     // Copy the current position and the search stack to the master thread:
2846     memcpy(splitPoint->sstack[master], sstck, (ply+1)*sizeof(SearchStack));
2847     Threads[master].splitPoint = splitPoint;
2848
2849     // Make copies of the current position and search stack for each thread:
2850     for(i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint;
2851         i++)
2852       if(thread_is_available(i, master)) {
2853         memcpy(splitPoint->sstack[i], sstck, (ply+1)*sizeof(SearchStack));
2854         Threads[i].splitPoint = splitPoint;
2855         splitPoint->slaves[i] = 1;
2856         splitPoint->cpus++;
2857       }
2858
2859     // Tell the threads that they have work to do.  This will make them leave
2860     // their idle loop.
2861     for(i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2862       if(i == master || splitPoint->slaves[i]) {
2863         Threads[i].workIsWaiting = true;
2864         Threads[i].idle = false;
2865         Threads[i].stop = false;
2866       }
2867
2868     lock_release(&MPLock);
2869
2870     // Everything is set up.  The master thread enters the idle loop, from
2871     // which it will instantly launch a search, because its workIsWaiting
2872     // slot is 'true'.  We send the split point as a second parameter to the
2873     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2874     // loop when all threads have finished their work at this split point
2875     // (i.e. when // splitPoint->cpus == 0).
2876     idle_loop(master, splitPoint);
2877
2878     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2879     // finished.  Update alpha, beta and bestvalue, and return:
2880     lock_grab(&MPLock);
2881     if(pvNode) *alpha = splitPoint->alpha;
2882     *beta = splitPoint->beta;
2883     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2884     Threads[master].stop = false;
2885     Threads[master].idle = false;
2886     Threads[master].activeSplitPoints--;
2887     Threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2888     lock_release(&MPLock);
2889
2890     return true;
2891   }
2892
2893
2894   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2895   // to start a new search from the root.
2896
2897   void wake_sleeping_threads() {
2898     if(ActiveThreads > 1) {
2899       for(int i = 1; i < ActiveThreads; i++) {
2900         Threads[i].idle = true;
2901         Threads[i].workIsWaiting = false;
2902       }
2903 #if !defined(_MSC_VER)
2904       pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2905       pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2906       pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2907 #else
2908       for(int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
2909         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2910 #endif
2911     }
2912   }
2913
2914
2915   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2916   // launched.  It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2917   // threadID.  There are two versions of this function; one for POSIX threads
2918   // and one for Windows threads.
2919
2920 #if !defined(_MSC_VER)
2921
2922   void *init_thread(void *threadID) {
2923     idle_loop(*(int *)threadID, NULL);
2924     return NULL;
2925   }
2926
2927 #else
2928
2929   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2930     idle_loop(*(int *)threadID, NULL);
2931     return NULL;
2932   }
2933
2934 #endif
2935
2936 }