]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
We need just one eval margin in search
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "timeman.h"
42 #include "thread.h"
43 #include "tt.h"
44 #include "ucioption.h"
45
46 using std::cout;
47 using std::endl;
48
49 ////
50 //// Local definitions
51 ////
52
53 namespace {
54
55   // Maximum number of allowed moves per position
56   const int MOVES_MAX = 256;
57
58   // Types
59   enum NodeType { NonPV, PV };
60
61   // Set to true to force running with one thread.
62   // Used for debugging SMP code.
63   const bool FakeSplit = false;
64
65   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
66   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
67   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
68   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
69
70   class ThreadsManager {
71     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
72        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
73        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
74     */
75   public:
76     void init_threads();
77     void exit_threads();
78
79     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
80     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
81     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
82
83     void resetNodeCounters();
84     int64_t nodes_searched() const;
85     bool available_thread_exists(int master) const;
86     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
87     bool thread_should_stop(int threadID) const;
88     void wake_sleeping_threads();
89     void put_threads_to_sleep();
90     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
91
92     template <bool Fake>
93     void split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
94                Depth depth, Move threatMove, bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode);
95
96   private:
97     friend void poll();
98
99     int ActiveThreads;
100     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
101     Thread threads[MAX_THREADS];
102
103     Lock MPLock, WaitLock;
104
105 #if !defined(_MSC_VER)
106     pthread_cond_t WaitCond;
107 #else
108     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
109 #endif
110
111   };
112
113
114   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
115   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
116   // in the case of moves which fail low).
117
118   struct RootMove {
119
120     RootMove() : mp_score(0), nodes(0) {}
121
122     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
123     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
124     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
125     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
126     bool operator<(const RootMove& m) const {
127
128         return score != m.score ? score < m.score : mp_score <= m.mp_score;
129     }
130
131     Move move;
132     Value score;
133     int mp_score;
134     int64_t nodes;
135     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
136   };
137
138
139   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
140   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
141
142   class RootMoveList {
143
144   public:
145     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
146
147     Move move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
148     Move move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
149     int move_count() const { return count; }
150     Value move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
151     int64_t move_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].nodes; }
152     void add_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) { moves[moveNum].nodes += nodes; }
153     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
154
155     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
156     void score_moves(const Position& pos);
157     void sort();
158     void sort_multipv(int n);
159
160   private:
161     RootMove moves[MOVES_MAX];
162     int count;
163   };
164
165
166   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
167   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
168   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
169   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
170   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
171   // operator<<() that will use it to properly format castling moves.
172   enum set960 {};
173
174   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& m) {
175
176     os.iword(0) = int(m);
177     return os;
178   }
179
180
181   /// Adjustments
182
183   // Step 6. Razoring
184
185   // Maximum depth for razoring
186   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
187
188   // Dynamic razoring margin based on depth
189   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
190
191   // Step 8. Null move search with verification search
192
193   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
194   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
195   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
196
197   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
198   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
199
200   // Step 9. Internal iterative deepening
201
202   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
203   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * ONE_PLY /* non-PV */, 5 * ONE_PLY /* PV */};
204
205   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
206   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
207   const Value IIDMargin = Value(0x100);
208
209   // Step 11. Decide the new search depth
210
211   // Extensions. Configurable UCI options
212   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
213   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
214   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
215
216   // Minimum depth for use of singular extension
217   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * ONE_PLY /* non-PV */, 6 * ONE_PLY /* PV */};
218
219   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
220   // remaining ones we will extend it.
221   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
222
223   // Step 12. Futility pruning
224
225   // Futility margin for quiescence search
226   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
227
228   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
229   Value FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
230   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
231
232   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 1)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE; }
233   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
234
235   // Step 14. Reduced search
236
237   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
238   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
239
240   template <NodeType PV>
241   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
242
243   // Common adjustments
244
245   // Search depth at iteration 1
246   const Depth InitialDepth = ONE_PLY;
247
248   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
249   // better than the second best move.
250   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
251
252
253   /// Global variables
254
255   // Iteration counter
256   int Iteration;
257
258   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
259   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
260   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
261
262   // Search window management
263   int AspirationDelta;
264
265   // MultiPV mode
266   int MultiPV;
267
268   // Time managment variables
269   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, ExactMaxTime;
270   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
271   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
272   TimeManager TimeMgr;
273
274   // Log file
275   bool UseLogFile;
276   std::ofstream LogFile;
277
278   // Multi-threads related variables
279   Depth MinimumSplitDepth;
280   int MaxThreadsPerSplitPoint;
281   ThreadsManager ThreadsMgr;
282
283   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
284   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
285   int NodesSincePoll;
286   int NodesBetweenPolls = 30000;
287
288   // History table
289   History H;
290
291   /// Local functions
292
293   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
294   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
295
296   template <NodeType PvNode>
297   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
298
299   template <NodeType PvNode>
300   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
301
302   template <NodeType PvNode>
303   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
304
305   template <NodeType PvNode>
306   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
307
308   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
309   bool value_is_mate(Value value);
310   Value value_to_tt(Value v, int ply);
311   Value value_from_tt(Value v, int ply);
312   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss);
313   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
314   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
315   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
316   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
317   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
318   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
319
320   int current_search_time();
321   std::string value_to_uci(Value v);
322   int nps();
323   void poll();
324   void ponderhit();
325   void wait_for_stop_or_ponderhit();
326   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
327   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value);
328   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]);
329   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]);
330
331 #if !defined(_MSC_VER)
332   void *init_thread(void *threadID);
333 #else
334   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
335 #endif
336
337 }
338
339
340 ////
341 //// Functions
342 ////
343
344 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
345 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
346
347 void init_threads() { ThreadsMgr.init_threads(); }
348 void exit_threads() { ThreadsMgr.exit_threads(); }
349 int64_t nodes_searched() { return ThreadsMgr.nodes_searched(); }
350
351
352 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
353
354 void init_search() {
355
356   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
357   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
358   int mc; // moveCount
359
360   // Init reductions array
361   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
362   {
363       double    pvRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 4.5;
364       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
365       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
366       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
367   }
368
369   // Init futility margins array
370   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
371       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
372
373   // Init futility move count array
374   for (d = 0; d < 32; d++)
375       FutilityMoveCountArray[d] = 3 + (1 << (3 * d / 8));
376 }
377
378
379 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
380 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
381
382 int perft(Position& pos, Depth depth)
383 {
384     MoveStack mlist[MOVES_MAX];
385     StateInfo st;
386     Move m;
387     int sum = 0;
388
389     // Generate all legal moves
390     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
391
392     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
393     // the moves, just to count them.
394     if (depth <= ONE_PLY)
395         return int(last - mlist);
396
397     // Loop through all legal moves
398     CheckInfo ci(pos);
399     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
400     {
401         m = cur->move;
402         pos.do_move(m, st, ci, pos.move_is_check(m, ci));
403         sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
404         pos.undo_move(m);
405     }
406     return sum;
407 }
408
409
410 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
411 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
412 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
413 /// when a quit command is received during the search.
414
415 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int time[], int increment[],
416            int movesToGo, int maxDepth, int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
417
418   // Initialize global search variables
419   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
420   NodesSincePoll = 0;
421   ThreadsMgr.resetNodeCounters();
422   SearchStartTime = get_system_time();
423   ExactMaxTime = maxTime;
424   MaxDepth = maxDepth;
425   MaxNodes = maxNodes;
426   InfiniteSearch = infinite;
427   PonderSearch = ponder;
428   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
429
430   // Look for a book move, only during games, not tests
431   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
432   {
433       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
434           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
435
436       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
437       if (bookMove != MOVE_NONE)
438       {
439           if (PonderSearch)
440               wait_for_stop_or_ponderhit();
441
442           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
443           return true;
444       }
445   }
446
447   // Read UCI option values
448   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
449   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
450       TT.clear();
451
452   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
453   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
454   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
455   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
456   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
457   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
458   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
459   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
460   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
461   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
462   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
463   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
464
465   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * ONE_PLY;
466   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
467   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
468   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
469
470   if (UseLogFile)
471       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
472
473   read_weights(pos.side_to_move());
474
475   // Set the number of active threads
476   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
477   if (newActiveThreads != ThreadsMgr.active_threads())
478   {
479       ThreadsMgr.set_active_threads(newActiveThreads);
480       init_eval(ThreadsMgr.active_threads());
481   }
482
483   // Wake up sleeping threads
484   ThreadsMgr.wake_sleeping_threads();
485
486   // Set thinking time
487   int myTime = time[pos.side_to_move()];
488   int myIncrement = increment[pos.side_to_move()];
489   if (UseTimeManagement)
490       TimeMgr.init(myTime, myIncrement, movesToGo, pos.startpos_ply_counter());
491
492   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
493   // heavy time pressure.
494   if (MaxNodes)
495       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
496   else if (myTime && myTime < 1000)
497       NodesBetweenPolls = 1000;
498   else if (myTime && myTime < 5000)
499       NodesBetweenPolls = 5000;
500   else
501       NodesBetweenPolls = 30000;
502
503   // Write search information to log file
504   if (UseLogFile)
505       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
506               << "infinite: "  << infinite
507               << " ponder: "   << ponder
508               << " time: "     << myTime
509               << " increment: " << myIncrement
510               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
511
512   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
513   id_loop(pos, searchMoves);
514
515   if (UseLogFile)
516       LogFile.close();
517
518   ThreadsMgr.put_threads_to_sleep();
519
520   return !Quit;
521 }
522
523
524 namespace {
525
526   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
527   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
528   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
529   // reached.
530
531   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
532
533     Position p(pos, pos.thread());
534     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
535     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
536     Move EasyMove = MOVE_NONE;
537     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
538
539     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
540     RootMoveList rml(p, searchMoves);
541
542     // Handle special case of searching on a mate/stale position
543     if (rml.move_count() == 0)
544     {
545         if (PonderSearch)
546             wait_for_stop_or_ponderhit();
547
548         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
549     }
550
551     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
552     // so to output information also for iteration 1.
553     cout << set960(p.is_chess960()) // Is enough to set once at the beginning
554          << "info depth " << 1
555          << "\ninfo depth " << 1
556          << " score " << value_to_uci(rml.move_score(0))
557          << " time " << current_search_time()
558          << " nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
559          << " nps " << nps()
560          << " pv " << rml.move(0) << "\n";
561
562     // Initialize
563     TT.new_search();
564     H.clear();
565     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
566     pv[0] = pv[1] = MOVE_NONE;
567     ValueByIteration[1] = rml.move_score(0);
568     Iteration = 1;
569
570     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
571     if (   rml.move_count() == 1
572         || rml.move_score(0) > rml.move_score(1) + EasyMoveMargin)
573         EasyMove = rml.move(0);
574
575     // Iterative deepening loop
576     while (Iteration < PLY_MAX)
577     {
578         // Initialize iteration
579         Iteration++;
580         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
581
582         cout << "info depth " << Iteration << endl;
583
584         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
585         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
586         {
587             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
588             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
589
590             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
591             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
592
593             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
594             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
595         }
596
597         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
598         value = root_search(p, ss, pv, rml, &alpha, &beta);
599
600         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
601         // been overwritten during the search.
602         insert_pv_in_tt(p, pv);
603
604         if (AbortSearch)
605             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
606
607         //Save info about search result
608         ValueByIteration[Iteration] = value;
609
610         // Drop the easy move if differs from the new best move
611         if (pv[0] != EasyMove)
612             EasyMove = MOVE_NONE;
613
614         if (UseTimeManagement)
615         {
616             // Time to stop?
617             bool stopSearch = false;
618
619             // Stop search early if there is only a single legal move,
620             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
621             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
622                 stopSearch = true;
623
624             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
625             if (  Iteration >= 6
626                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
627                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
628                 stopSearch = true;
629
630             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
631             int64_t nodes = ThreadsMgr.nodes_searched();
632             if (   Iteration >= 8
633                 && EasyMove == pv[0]
634                 && (  (   rml.move_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
635                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
636                     ||(   rml.move_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
637                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
638                 stopSearch = true;
639
640             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
641             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
642                 TimeMgr.pv_unstability(BestMoveChangesByIteration[Iteration],
643                                        BestMoveChangesByIteration[Iteration-1]);
644
645             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
646             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
647             // move at the next iteration anyway.
648             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 80) / 128)
649                 stopSearch = true;
650
651             if (stopSearch)
652             {
653                 if (PonderSearch)
654                     StopOnPonderhit = true;
655                 else
656                     break;
657             }
658         }
659
660         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
661             break;
662     }
663
664     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
665     // best move before we are told to do so.
666     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
667         wait_for_stop_or_ponderhit();
668     else
669         // Print final search statistics
670         cout << "info nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
671              << " nps " << nps()
672              << " time " << current_search_time() << endl;
673
674     // Print the best move and the ponder move to the standard output
675     if (pv[0] == MOVE_NONE)
676     {
677         pv[0] = rml.move(0);
678         pv[1] = MOVE_NONE;
679     }
680
681     assert(pv[0] != MOVE_NONE);
682
683     cout << "bestmove " << pv[0];
684
685     if (pv[1] != MOVE_NONE)
686         cout << " ponder " << pv[1];
687
688     cout << endl;
689
690     if (UseLogFile)
691     {
692         if (dbg_show_mean)
693             dbg_print_mean(LogFile);
694
695         if (dbg_show_hit_rate)
696             dbg_print_hit_rate(LogFile);
697
698         LogFile << "\nNodes: " << ThreadsMgr.nodes_searched()
699                 << "\nNodes/second: " << nps()
700                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, pv[0]);
701
702         StateInfo st;
703         p.do_move(pv[0], st);
704         LogFile << "\nPonder move: "
705                 << move_to_san(p, pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
706                 << endl;
707     }
708     return rml.move_score(0);
709   }
710
711
712   // root_search() is the function which searches the root node. It is
713   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
714   // scheme, prints some information to the standard output and handles
715   // the fail low/high loops.
716
717   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
718
719     StateInfo st;
720     CheckInfo ci(pos);
721     int64_t nodes;
722     Move move;
723     Depth depth, ext, newDepth;
724     Value value, evalMargin, alpha, beta;
725     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
726     int researchCountFH, researchCountFL;
727
728     researchCountFH = researchCountFL = 0;
729     alpha = *alphaPtr;
730     beta = *betaPtr;
731     isCheck = pos.is_check();
732     depth = (Iteration - 2) * ONE_PLY + InitialDepth;
733
734     // Step 1. Initialize node (polling is omitted at root)
735     ss->currentMove = ss->bestMove = MOVE_NONE;
736
737     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
738     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
739     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
740
741     // Step 5. Evaluate the position statically
742     // At root we do this only to get reference value for child nodes
743     ss->eval = isCheck ? VALUE_NONE : evaluate(pos, evalMargin);
744
745     // Step 6. Razoring (omitted at root)
746     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
747     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
748     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
749
750     // Step extra. Fail low loop
751     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
752     // with bigger window until we are not failing low anymore.
753     while (1)
754     {
755         // Sort the moves before to (re)search
756         rml.score_moves(pos);
757         rml.sort();
758
759         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
760         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
761         {
762             // This is used by time management
763             FirstRootMove = (i == 0);
764
765             // Save the current node count before the move is searched
766             nodes = ThreadsMgr.nodes_searched();
767
768             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
769             // the standard output.
770             move = ss->currentMove = rml.move(i);
771
772             if (current_search_time() >= 1000)
773                 cout << "info currmove " << move
774                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
775
776             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
777             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
778
779             // Step 11. Decide the new search depth
780             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
781             newDepth = depth + ext;
782
783             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
784
785             // Step extra. Fail high loop
786             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
787             // high anymore.
788             value = - VALUE_INFINITE;
789
790             while (1)
791             {
792                 // Step 13. Make the move
793                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
794
795                 // Step extra. pv search
796                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
797                 // and for fail high research (value > alpha)
798                 if (i < MultiPV || value > alpha)
799                 {
800                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
801                     if (MultiPV > 1)
802                         alpha = -VALUE_INFINITE;
803
804                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
805                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
806                 }
807                 else
808                 {
809                     // Step 14. Reduced search
810                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
811                     bool doFullDepthSearch = true;
812
813                     if (    depth >= 3 * ONE_PLY
814                         && !dangerous
815                         && !captureOrPromotion
816                         && !move_is_castle(move))
817                     {
818                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
819                         if (ss->reduction)
820                         {
821                             assert(newDepth-ss->reduction >= ONE_PLY);
822
823                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
824                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
825                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
826                         }
827
828                         // The move failed high, but if reduction is very big we could
829                         // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
830                         // if the move fails high again then go with full depth search.
831                         if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * ONE_PLY)
832                         {
833                             assert(newDepth - ONE_PLY >= ONE_PLY);
834
835                             ss->reduction = ONE_PLY;
836                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
837                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
838                         }
839                         ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
840                     }
841
842                     // Step 15. Full depth search
843                     if (doFullDepthSearch)
844                     {
845                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
846                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
847
848                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
849                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
850                         if (value > alpha)
851                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
852                     }
853                 }
854
855                 // Step 16. Undo move
856                 pos.undo_move(move);
857
858                 // Can we exit fail high loop ?
859                 if (AbortSearch || value < beta)
860                     break;
861
862                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
863                 // the score before research in case we run out of time while researching.
864                 rml.set_move_score(i, value);
865                 ss->bestMove = move;
866                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
867                 rml.set_move_pv(i, pv);
868
869                 // Print information to the standard output
870                 print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
871
872                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
873                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
874                 researchCountFH++;
875
876             } // End of fail high loop
877
878             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
879             // was aborted because the user interrupted the search or because we
880             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
881             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
882             // move and/or PV.
883             if (AbortSearch)
884                 break;
885
886             // Remember searched nodes counts for this move
887             rml.add_move_nodes(i, ThreadsMgr.nodes_searched() - nodes);
888
889             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
890             assert(value < beta);
891
892             // Step 17. Check for new best move
893             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
894                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
895             else
896             {
897                 // PV move or new best move!
898
899                 // Update PV
900                 rml.set_move_score(i, value);
901                 ss->bestMove = move;
902                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
903                 rml.set_move_pv(i, pv);
904
905                 if (MultiPV == 1)
906                 {
907                     // We record how often the best move has been changed in each
908                     // iteration. This information is used for time managment: When
909                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
910                     if (i > 0)
911                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
912
913                     // Print information to the standard output
914                     print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
915
916                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
917                     if (value > alpha)
918                         alpha = value;
919                 }
920                 else // MultiPV > 1
921                 {
922                     rml.sort_multipv(i);
923                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
924                     {
925                         cout << "info multipv " << j + 1
926                              << " score " << value_to_uci(rml.move_score(j))
927                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
928                              << " time " << current_search_time()
929                              << " nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
930                              << " nps " << nps()
931                              << " pv ";
932
933                         for (int k = 0; rml.move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
934                             cout << rml.move_pv(j, k) << " ";
935
936                         cout << endl;
937                     }
938                     alpha = rml.move_score(Min(i, MultiPV - 1));
939                 }
940             } // PV move or new best move
941
942             assert(alpha >= *alphaPtr);
943
944             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
945
946             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
947                 StopOnPonderhit = false;
948         }
949
950         // Can we exit fail low loop ?
951         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
952             break;
953
954         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
955         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
956         researchCountFL++;
957
958     } // Fail low loop
959
960     // Sort the moves before to return
961     rml.sort();
962
963     return alpha;
964   }
965
966
967   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
968
969   template <NodeType PvNode>
970   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
971
972     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
973     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
974     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
975     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
976     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
977
978     Move movesSearched[MOVES_MAX];
979     StateInfo st;
980     const TTEntry *tte;
981     Key posKey;
982     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
983     Depth ext, newDepth;
984     Value bestValue, value, evalMargin, oldAlpha;
985     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValueScaled; // Non-PV specific
986     bool isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
987     bool mateThreat = false;
988     int moveCount = 0;
989     int threadID = pos.thread();
990     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
991     oldAlpha = alpha;
992
993     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
994     ThreadsMgr.incrementNodeCounter(threadID);
995     ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = MOVE_NONE;
996     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = (ss+2)->mateKiller = MOVE_NONE;
997
998     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
999     {
1000         NodesSincePoll = 0;
1001         poll();
1002     }
1003
1004     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1005     if (AbortSearch || ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1006         return VALUE_ZERO;
1007
1008     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1009         return VALUE_DRAW;
1010
1011     // Step 3. Mate distance pruning
1012     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1013     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1014     if (alpha >= beta)
1015         return alpha;
1016
1017     // Step 4. Transposition table lookup
1018
1019     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1020     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1021     excludedMove = ss->excludedMove;
1022     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1023
1024     tte = TT.retrieve(posKey);
1025     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1026
1027     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1028     // This is to avoid problems in the following areas:
1029     //
1030     // * Repetition draw detection
1031     // * Fifty move rule detection
1032     // * Searching for a mate
1033     // * Printing of full PV line
1034
1035     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1036     {
1037         // Refresh tte entry to avoid aging
1038         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->static_value_margin());
1039
1040         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1041         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1042     }
1043
1044     // Step 5. Evaluate the position statically and
1045     // update gain statistics of parent move.
1046     isCheck = pos.is_check();
1047     if (isCheck)
1048         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1049     else if (tte)
1050     {
1051         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1052
1053         ss->eval = tte->static_value();
1054         evalMargin = tte->static_value_margin();
1055         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply);
1056     }
1057     else
1058     {
1059         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, evalMargin);
1060         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1061     }
1062
1063     // Save gain for the parent non-capture move
1064     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1065
1066     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1067     if (   !PvNode
1068         &&  depth < RazorDepth
1069         && !isCheck
1070         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1071         &&  ttMove == MOVE_NONE
1072         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1073         && !value_is_mate(beta)
1074         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1075     {
1076         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1077         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO, ply);
1078         if (v < rbeta)
1079             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1080             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1081             return v;
1082     }
1083
1084     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1085     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1086     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1087     if (   !PvNode
1088         && !ss->skipNullMove
1089         &&  depth < RazorDepth
1090         && !isCheck
1091         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1092         && !value_is_mate(beta)
1093         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1094         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1095
1096     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1097     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1098     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1099     // NullMoveMargin under beta.
1100     if (   !PvNode
1101         && !ss->skipNullMove
1102         &&  depth > ONE_PLY
1103         && !isCheck
1104         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * ONE_PLY ? NullMoveMargin : 0)
1105         && !value_is_mate(beta)
1106         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1107     {
1108         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1109
1110         // Null move dynamic reduction based on depth
1111         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
1112
1113         // Null move dynamic reduction based on value
1114         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1115             R++;
1116
1117         pos.do_null_move(st);
1118         (ss+1)->skipNullMove = true;
1119
1120         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1121                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY, ply+1);
1122         (ss+1)->skipNullMove = false;
1123         pos.undo_null_move();
1124
1125         if (nullValue >= beta)
1126         {
1127             // Do not return unproven mate scores
1128             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1129                 nullValue = beta;
1130
1131             if (depth < 6 * ONE_PLY)
1132                 return nullValue;
1133
1134             // Do verification search at high depths
1135             ss->skipNullMove = true;
1136             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY, ply);
1137             ss->skipNullMove = false;
1138
1139             if (v >= beta)
1140                 return nullValue;
1141         }
1142         else
1143         {
1144             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1145             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1146             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1147             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1148             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1149             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1150             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1151                 mateThreat = true;
1152
1153             threatMove = (ss+1)->bestMove;
1154             if (   depth < ThreatDepth
1155                 && (ss-1)->reduction
1156                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
1157                 return beta - 1;
1158         }
1159     }
1160
1161     // Step 9. Internal iterative deepening
1162     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1163         &&  ttMove == MOVE_NONE
1164         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1165     {
1166         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
1167
1168         ss->skipNullMove = true;
1169         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1170         ss->skipNullMove = false;
1171
1172         ttMove = ss->bestMove;
1173         tte = TT.retrieve(posKey);
1174     }
1175
1176     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1177     if (PvNode)
1178         mateThreat = pos.has_mate_threat();
1179
1180     // Initialize a MovePicker object for the current position
1181     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1182     CheckInfo ci(pos);
1183     ss->bestMove = MOVE_NONE;
1184     singleEvasion = isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1185     futilityBase = ss->eval + evalMargin;
1186     singularExtensionNode =   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1187                            && tte
1188                            && tte->move()
1189                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1190                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
1191                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
1192
1193     // Step 10. Loop through moves
1194     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1195     while (   bestValue < beta
1196            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1197            && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1198     {
1199       assert(move_is_ok(move));
1200
1201       if (move == excludedMove)
1202           continue;
1203
1204       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1205       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1206
1207       // Step 11. Decide the new search depth
1208       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1209
1210       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1211       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1212       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1213       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1214       if (   singularExtensionNode
1215           && move == tte->move()
1216           && ext < ONE_PLY)
1217       {
1218           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1219
1220           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1221           {
1222               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1223               ss->excludedMove = move;
1224               ss->skipNullMove = true;
1225               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1226               ss->skipNullMove = false;
1227               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1228               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1229               if (v < b)
1230                   ext = ONE_PLY;
1231           }
1232       }
1233
1234       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1235
1236       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1237       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1238
1239       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1240       if (   !PvNode
1241           && !captureOrPromotion
1242           && !isCheck
1243           && !dangerous
1244           &&  move != ttMove
1245           && !move_is_castle(move))
1246       {
1247           // Move count based pruning
1248           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1249               && !(threatMove && connected_threat(pos, move, threatMove))
1250               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1251               continue;
1252
1253           // Value based pruning
1254           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1255           // but fixing this made program slightly weaker.
1256           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1257           futilityValueScaled =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1258                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1259
1260           if (futilityValueScaled < beta)
1261           {
1262               if (futilityValueScaled > bestValue)
1263                   bestValue = futilityValueScaled;
1264               continue;
1265           }
1266       }
1267
1268       // Step 13. Make the move
1269       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1270
1271       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1272       // The first move in list is the expected PV
1273       if (PvNode && moveCount == 1)
1274           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1275                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1276       else
1277       {
1278           // Step 14. Reduced depth search
1279           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1280           bool doFullDepthSearch = true;
1281
1282           if (    depth >= 3 * ONE_PLY
1283               && !captureOrPromotion
1284               && !dangerous
1285               && !move_is_castle(move)
1286               && !move_is_killer(move, ss))
1287           {
1288               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1289               if (ss->reduction)
1290               {
1291                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1292                   value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1293                                       : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1294
1295                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1296               }
1297
1298               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1299               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1300               // if the move fails high again then go with full depth search.
1301               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * ONE_PLY)
1302               {
1303                   assert(newDepth - ONE_PLY >= ONE_PLY);
1304
1305                   ss->reduction = ONE_PLY;
1306                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, ply+1);
1307                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1308               }
1309               ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
1310           }
1311
1312           // Step 15. Full depth search
1313           if (doFullDepthSearch)
1314           {
1315               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1316                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1317
1318               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1319               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1320               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1321               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1322                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1323                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1324           }
1325       }
1326
1327       // Step 16. Undo move
1328       pos.undo_move(move);
1329
1330       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1331
1332       // Step 17. Check for new best move
1333       if (value > bestValue)
1334       {
1335           bestValue = value;
1336           if (value > alpha)
1337           {
1338               if (PvNode && value < beta) // We want always alpha < beta
1339                   alpha = value;
1340
1341               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1342                   ss->mateKiller = move;
1343
1344               ss->bestMove = move;
1345           }
1346       }
1347
1348       // Step 18. Check for split
1349       if (   depth >= MinimumSplitDepth
1350           && ThreadsMgr.active_threads() > 1
1351           && bestValue < beta
1352           && ThreadsMgr.available_thread_exists(threadID)
1353           && !AbortSearch
1354           && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID)
1355           && Iteration <= 99)
1356           ThreadsMgr.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1357                                       threatMove, mateThreat, &moveCount, &mp, PvNode);
1358     }
1359
1360     // Step 19. Check for mate and stalemate
1361     // All legal moves have been searched and if there are
1362     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1363     // If one move was excluded return fail low score.
1364     if (!moveCount)
1365         return excludedMove ? oldAlpha : isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW;
1366
1367     // Step 20. Update tables
1368     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1369     // history counters, and killer moves.
1370     if (AbortSearch || ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1371         return bestValue;
1372
1373     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1374     move = (bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove);
1375     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), vt, depth, move, ss->eval, evalMargin);
1376
1377     // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1378     if (    bestValue >= beta
1379         && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1380     {
1381             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1382             update_killers(move, ss);
1383     }
1384
1385     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1386
1387     return bestValue;
1388   }
1389
1390
1391   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1392   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1393   // less than ONE_PLY).
1394
1395   template <NodeType PvNode>
1396   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1397
1398     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1399     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1400     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1401     assert(depth <= 0);
1402     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1403     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
1404
1405     StateInfo st;
1406     Move ttMove, move;
1407     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1408     bool isCheck, deepChecks, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1409     const TTEntry* tte;
1410     Value oldAlpha = alpha;
1411
1412     ThreadsMgr.incrementNodeCounter(pos.thread());
1413     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1414
1415     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1416     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1417         return VALUE_DRAW;
1418
1419     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1420     // pruning, but only for move ordering.
1421     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1422     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1423
1424     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1425     {
1426         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1427         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1428     }
1429
1430     isCheck = pos.is_check();
1431
1432     // Evaluate the position statically
1433     if (isCheck)
1434     {
1435         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1436         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1437         deepChecks = enoughMaterial = false;
1438     }
1439     else
1440     {
1441         if (tte)
1442         {
1443             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1444
1445             evalMargin = tte->static_value_margin();
1446             bestValue = tte->static_value();
1447         }
1448         else
1449             bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1450
1451         ss->eval = bestValue;
1452         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1453
1454         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1455         if (bestValue >= beta)
1456         {
1457             if (!tte)
1458                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1459
1460             return bestValue;
1461         }
1462
1463         if (PvNode && bestValue > alpha)
1464             alpha = bestValue;
1465
1466         // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1467         deepChecks = (depth == -ONE_PLY && bestValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1468
1469         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1470         futilityBase = bestValue + FutilityMarginQS + evalMargin;
1471         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1472     }
1473
1474     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1475     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1476     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -ONE_PLY
1477     // and we are near beta) will be generated.
1478     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? DEPTH_ZERO : depth, H);
1479     CheckInfo ci(pos);
1480
1481     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1482     while (   alpha < beta
1483            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1484     {
1485       assert(move_is_ok(move));
1486
1487       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1488
1489       // Futility pruning
1490       if (   !PvNode
1491           && !isCheck
1492           && !moveIsCheck
1493           &&  move != ttMove
1494           &&  enoughMaterial
1495           && !move_is_promotion(move)
1496           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1497       {
1498           futilityValue =  futilityBase
1499                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1500                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1501
1502           if (futilityValue < alpha)
1503           {
1504               if (futilityValue > bestValue)
1505                   bestValue = futilityValue;
1506               continue;
1507           }
1508       }
1509
1510       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1511       evasionPrunable =   isCheck
1512                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1513                        && !pos.move_is_capture(move)
1514                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1515                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1516
1517       // Don't search moves with negative SEE values
1518       if (   !PvNode
1519           && (!isCheck || evasionPrunable)
1520           &&  move != ttMove
1521           && !move_is_promotion(move)
1522           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1523           continue;
1524
1525       // Update current move
1526       ss->currentMove = move;
1527
1528       // Make and search the move
1529       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1530       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY, ply+1);
1531       pos.undo_move(move);
1532
1533       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1534
1535       // New best move?
1536       if (value > bestValue)
1537       {
1538           bestValue = value;
1539           if (value > alpha)
1540           {
1541               alpha = value;
1542               ss->bestMove = move;
1543           }
1544        }
1545     }
1546
1547     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1548     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1549     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1550         return value_mated_in(ply);
1551
1552     // Update transposition table
1553     Depth d = (depth == DEPTH_ZERO ? DEPTH_ZERO : DEPTH_ZERO - ONE_PLY);
1554     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1555     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), vt, d, ss->bestMove, ss->eval, evalMargin);
1556
1557     // Update killers only for checking moves that fails high
1558     if (    bestValue >= beta
1559         && !pos.move_is_capture_or_promotion(ss->bestMove))
1560         update_killers(ss->bestMove, ss);
1561
1562     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1563
1564     return bestValue;
1565   }
1566
1567
1568   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1569   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1570   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1571   // table, done a null move search, and searched the first move before
1572   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1573   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1574   // care of after we return from the split point.
1575
1576   template <NodeType PvNode>
1577   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1578
1579     assert(threadID >= 0 && threadID < ThreadsMgr.active_threads());
1580     assert(ThreadsMgr.active_threads() > 1);
1581
1582     StateInfo st;
1583     Move move;
1584     Depth ext, newDepth;
1585     Value value;
1586     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1587     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1588     int moveCount;
1589     value = -VALUE_INFINITE;
1590
1591     Position pos(*sp->pos, threadID);
1592     CheckInfo ci(pos);
1593     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1594     isCheck = pos.is_check();
1595
1596     // Step 10. Loop through moves
1597     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1598     lock_grab(&(sp->lock));
1599
1600     while (    sp->bestValue < sp->beta
1601            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1602            && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1603     {
1604       moveCount = ++sp->moveCount;
1605       lock_release(&(sp->lock));
1606
1607       assert(move_is_ok(move));
1608
1609       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1610       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1611
1612       // Step 11. Decide the new search depth
1613       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1614       newDepth = sp->depth - ONE_PLY + ext;
1615
1616       // Update current move
1617       ss->currentMove = move;
1618
1619       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1620       if (   !PvNode
1621           && !captureOrPromotion
1622           && !isCheck
1623           && !dangerous
1624           && !move_is_castle(move))
1625       {
1626           // Move count based pruning
1627           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1628               && !(sp->threatMove && connected_threat(pos, move, sp->threatMove))
1629               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1630           {
1631               lock_grab(&(sp->lock));
1632               continue;
1633           }
1634
1635           // Value based pruning
1636           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1637           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1638                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1639
1640           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1641           {
1642               lock_grab(&(sp->lock));
1643
1644               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1645                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1646               continue;
1647           }
1648       }
1649
1650       // Step 13. Make the move
1651       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1652
1653       // Step 14. Reduced search
1654       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1655       bool doFullDepthSearch = true;
1656
1657       if (   !captureOrPromotion
1658           && !dangerous
1659           && !move_is_castle(move)
1660           && !move_is_killer(move, ss))
1661       {
1662           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1663           if (ss->reduction)
1664           {
1665               Value localAlpha = sp->alpha;
1666               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1667               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, DEPTH_ZERO, sp->ply+1)
1668                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, d, sp->ply+1);
1669
1670               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1671           }
1672
1673           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1674           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1675           // if the move fails high again then go with full depth search.
1676           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * ONE_PLY)
1677           {
1678               assert(newDepth - ONE_PLY >= ONE_PLY);
1679
1680               ss->reduction = ONE_PLY;
1681               Value localAlpha = sp->alpha;
1682               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, sp->ply+1);
1683               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1684           }
1685           ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
1686       }
1687
1688       // Step 15. Full depth search
1689       if (doFullDepthSearch)
1690       {
1691           Value localAlpha = sp->alpha;
1692           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, DEPTH_ZERO, sp->ply+1)
1693                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1);
1694
1695           // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1696           // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1697           // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1698           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1699               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, DEPTH_ZERO, sp->ply+1)
1700                                          : - search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1);
1701       }
1702
1703       // Step 16. Undo move
1704       pos.undo_move(move);
1705
1706       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1707
1708       // Step 17. Check for new best move
1709       lock_grab(&(sp->lock));
1710
1711       if (value > sp->bestValue && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1712       {
1713           sp->bestValue = value;
1714
1715           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1716           {
1717               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1718                   sp->stopRequest = true;
1719
1720               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1721                   sp->alpha = value;
1722
1723               sp->parentSstack->bestMove = ss->bestMove = move;
1724           }
1725       }
1726     }
1727
1728     /* Here we have the lock still grabbed */
1729
1730     sp->slaves[threadID] = 0;
1731
1732     lock_release(&(sp->lock));
1733   }
1734
1735
1736   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1737   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1738   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1739   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1740   // second move is assumed to be a move from the current position.
1741
1742   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1743
1744     Square f1, t1, f2, t2;
1745     Piece p;
1746
1747     assert(move_is_ok(m1));
1748     assert(move_is_ok(m2));
1749
1750     if (m2 == MOVE_NONE)
1751         return false;
1752
1753     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1754     f2 = move_from(m2);
1755     t1 = move_to(m1);
1756     if (f2 == t1)
1757         return true;
1758
1759     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1760     t2 = move_to(m2);
1761     f1 = move_from(m1);
1762     if (t2 == f1)
1763         return true;
1764
1765     // Case 3: Moving through the vacated square
1766     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1767         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1768       return true;
1769
1770     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1771     p = pos.piece_on(t1);
1772     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1773         return true;
1774
1775     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1776     if (    piece_is_slider(p)
1777         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1778         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1779     {
1780         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1781         // move is the opposite of the checking piece.
1782         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1783         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1784
1785         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1786             return true;
1787     }
1788     return false;
1789   }
1790
1791
1792   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one eventually
1793   // compensated for the ply.
1794
1795   bool value_is_mate(Value value) {
1796
1797     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1798
1799     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1800           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1801   }
1802
1803
1804   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1805   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1806   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1807
1808   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1809
1810     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1811       return v + ply;
1812
1813     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1814       return v - ply;
1815
1816     return v;
1817   }
1818
1819
1820   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1821   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1822
1823   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1824
1825     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1826       return v - ply;
1827
1828     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1829       return v + ply;
1830
1831     return v;
1832   }
1833
1834
1835   // move_is_killer() checks if the given move is among the killer moves
1836
1837   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1838
1839       if (ss->killers[0] == m || ss->killers[1] == m)
1840           return true;
1841
1842       return false;
1843   }
1844
1845
1846   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1847   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1848   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1849   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1850   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1851   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1852   template <NodeType PvNode>
1853   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1854                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1855
1856     assert(m != MOVE_NONE);
1857
1858     Depth result = DEPTH_ZERO;
1859     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1860
1861     if (*dangerous)
1862     {
1863         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1864             result += CheckExtension[PvNode];
1865
1866         if (singleEvasion)
1867             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1868
1869         if (mateThreat)
1870             result += MateThreatExtension[PvNode];
1871     }
1872
1873     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1874     {
1875         Color c = pos.side_to_move();
1876         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1877         {
1878             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1879             *dangerous = true;
1880         }
1881         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1882         {
1883             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1884             *dangerous = true;
1885         }
1886     }
1887
1888     if (   captureOrPromotion
1889         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1890         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1891             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == VALUE_ZERO)
1892         && !move_is_promotion(m)
1893         && !move_is_ep(m))
1894     {
1895         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1896         *dangerous = true;
1897     }
1898
1899     if (   PvNode
1900         && captureOrPromotion
1901         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1902         && pos.see_sign(m) >= 0)
1903     {
1904         result += ONE_PLY / 2;
1905         *dangerous = true;
1906     }
1907
1908     return Min(result, ONE_PLY);
1909   }
1910
1911
1912   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1913   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1914
1915   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1916
1917     assert(move_is_ok(m));
1918     assert(threat && move_is_ok(threat));
1919     assert(!pos.move_is_check(m));
1920     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1921     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1922
1923     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1924
1925     mfrom = move_from(m);
1926     mto = move_to(m);
1927     tfrom = move_from(threat);
1928     tto = move_to(threat);
1929
1930     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1931     if (mfrom == tto)
1932         return true;
1933
1934     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1935     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1936     if (   pos.move_is_capture(threat)
1937         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1938             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1939         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1940         return true;
1941
1942     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1943     // prune safe moves which block its ray.
1944     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1945         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1946         && pos.see_sign(m) >= 0)
1947         return true;
1948
1949     return false;
1950   }
1951
1952
1953   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1954   // can be used at a given point in search.
1955
1956   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1957
1958     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1959
1960     return   (   tte->depth() >= depth
1961               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
1962               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
1963
1964           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1965               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1966   }
1967
1968
1969   // refine_eval() returns the transposition table score if
1970   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1971
1972   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1973
1974       assert(tte);
1975
1976       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1977
1978       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1979           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1980           return v;
1981
1982       return defaultEval;
1983   }
1984
1985
1986   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1987   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1988
1989   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1990                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1991
1992     Move m;
1993
1994     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
1995
1996     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1997     {
1998         m = movesSearched[i];
1999
2000         assert(m != move);
2001
2002         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2003             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2004     }
2005   }
2006
2007
2008   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2009   // among the killer moves of that ply.
2010
2011   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2012
2013     if (m == ss->killers[0])
2014         return;
2015
2016     ss->killers[1] = ss->killers[0];
2017     ss->killers[0] = m;
2018   }
2019
2020
2021   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2022   // the static position evaluation before and after the move.
2023
2024   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2025
2026     if (   m != MOVE_NULL
2027         && before != VALUE_NONE
2028         && after != VALUE_NONE
2029         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
2030         && !move_is_special(m))
2031         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2032   }
2033
2034
2035   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2036   // since the beginning of the current search.
2037
2038   int current_search_time() {
2039
2040     return get_system_time() - SearchStartTime;
2041   }
2042
2043
2044   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI protocol
2045
2046   std::string value_to_uci(Value v) {
2047
2048     std::stringstream s;
2049
2050     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
2051       s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to pawn = 100
2052     else
2053       s << "mate " << (v > 0 ? (VALUE_MATE - v + 1) / 2 : -(VALUE_MATE + v) / 2 );
2054
2055     return s.str();
2056   }
2057
2058   // nps() computes the current nodes/second count.
2059
2060   int nps() {
2061
2062     int t = current_search_time();
2063     return (t > 0 ? int((ThreadsMgr.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2064   }
2065
2066
2067   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2068   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2069   // search.
2070
2071   void poll() {
2072
2073     static int lastInfoTime;
2074     int t = current_search_time();
2075
2076     //  Poll for input
2077     if (Bioskey())
2078     {
2079         // We are line oriented, don't read single chars
2080         std::string command;
2081
2082         if (!std::getline(std::cin, command))
2083             command = "quit";
2084
2085         if (command == "quit")
2086         {
2087             AbortSearch = true;
2088             PonderSearch = false;
2089             Quit = true;
2090             return;
2091         }
2092         else if (command == "stop")
2093         {
2094             AbortSearch = true;
2095             PonderSearch = false;
2096         }
2097         else if (command == "ponderhit")
2098             ponderhit();
2099     }
2100
2101     // Print search information
2102     if (t < 1000)
2103         lastInfoTime = 0;
2104
2105     else if (lastInfoTime > t)
2106         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2107         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2108         lastInfoTime = 0;
2109
2110     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2111     {
2112         lastInfoTime = t;
2113
2114         if (dbg_show_mean)
2115             dbg_print_mean();
2116
2117         if (dbg_show_hit_rate)
2118             dbg_print_hit_rate();
2119
2120         cout << "info nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched() << " nps " << nps()
2121              << " time " << t << endl;
2122     }
2123
2124     // Should we stop the search?
2125     if (PonderSearch)
2126         return;
2127
2128     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2129                            && !AspirationFailLow
2130                            &&  t > TimeMgr.available_time();
2131
2132     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
2133                      || stillAtFirstMove;
2134
2135     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2136         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2137         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && ThreadsMgr.nodes_searched() >= MaxNodes))
2138         AbortSearch = true;
2139   }
2140
2141
2142   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2143   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2144   // it correctly predicted the opponent's move.
2145
2146   void ponderhit() {
2147
2148     int t = current_search_time();
2149     PonderSearch = false;
2150
2151     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2152                            && !AspirationFailLow
2153                            &&  t > TimeMgr.available_time();
2154
2155     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
2156                      || stillAtFirstMove;
2157
2158     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2159         AbortSearch = true;
2160   }
2161
2162
2163   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2164   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2165
2166   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2167
2168     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2169     {
2170         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2171         ss->skipNullMove = false;
2172         ss->reduction = DEPTH_ZERO;
2173
2174         if (i < 3)
2175             ss->killers[0] = ss->killers[1] = ss->mateKiller = MOVE_NONE;
2176     }
2177   }
2178
2179
2180   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2181   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2182   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2183   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2184   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2185   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2186
2187   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2188
2189     std::string command;
2190
2191     while (true)
2192     {
2193         if (!std::getline(std::cin, command))
2194             command = "quit";
2195
2196         if (command == "quit")
2197         {
2198             Quit = true;
2199             break;
2200         }
2201         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2202             break;
2203     }
2204   }
2205
2206
2207   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2208   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2209
2210   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2211
2212     cout << "info depth " << Iteration
2213          << " score "     << value_to_uci(value)
2214          << (value >= beta ? " lowerbound" : value <= alpha ? " upperbound" : "")
2215          << " time "  << current_search_time()
2216          << " nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
2217          << " nps "   << nps()
2218          << " pv ";
2219
2220     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2221         cout << *m << " ";
2222
2223     cout << endl;
2224
2225     if (UseLogFile)
2226     {
2227         ValueType t = value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2228                       value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2229
2230         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2231                              ThreadsMgr.nodes_searched(), value, t, pv) << endl;
2232     }
2233   }
2234
2235
2236   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2237   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2238   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2239
2240   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]) {
2241
2242     StateInfo st;
2243     TTEntry* tte;
2244     Position p(pos, pos.thread());
2245     Value v, m = VALUE_NONE;
2246
2247     for (int i = 0; pv[i] != MOVE_NONE; i++)
2248     {
2249         tte = TT.retrieve(p.get_key());
2250         if (!tte || tte->move() != pv[i])
2251         {
2252             v = (p.is_check() ? VALUE_NONE : evaluate(p, m));
2253             TT.store(p.get_key(), VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[i], v, m);
2254         }
2255         p.do_move(pv[i], st);
2256     }
2257   }
2258
2259
2260   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2261   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2262   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2263   // long PV to print that is important for position analysis.
2264
2265   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]) {
2266
2267     StateInfo st;
2268     TTEntry* tte;
2269     Position p(pos, pos.thread());
2270     int ply = 0;
2271
2272     assert(bestMove != MOVE_NONE);
2273
2274     pv[ply] = bestMove;
2275     p.do_move(pv[ply++], st);
2276
2277     while (   (tte = TT.retrieve(p.get_key())) != NULL
2278            && tte->move() != MOVE_NONE
2279            && move_is_legal(p, tte->move())
2280            && ply < PLY_MAX
2281            && (!p.is_draw() || ply < 2))
2282     {
2283         pv[ply] = tte->move();
2284         p.do_move(pv[ply++], st);
2285     }
2286     pv[ply] = MOVE_NONE;
2287   }
2288
2289
2290   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2291   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2292   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2293   // threads and one for Windows threads.
2294
2295 #if !defined(_MSC_VER)
2296
2297   void* init_thread(void *threadID) {
2298
2299     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2300     return NULL;
2301   }
2302
2303 #else
2304
2305   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2306
2307     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2308     return 0;
2309   }
2310
2311 #endif
2312
2313
2314   /// The ThreadsManager class
2315
2316   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2317   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2318   // counters used to sort the moves at root.
2319
2320   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2321
2322     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2323         threads[i].nodes = 0ULL;
2324   }
2325
2326   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2327
2328     int64_t result = 0ULL;
2329     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2330         result += threads[i].nodes;
2331
2332     return result;
2333   }
2334
2335
2336   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2337   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2338   // object for which the current thread is the master.
2339
2340   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2341
2342     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2343
2344     while (true)
2345     {
2346         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2347         // master should exit as last one.
2348         if (AllThreadsShouldExit)
2349         {
2350             assert(!sp);
2351             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2352             return;
2353         }
2354
2355         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2356         // instead of wasting CPU time polling for work.
2357         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2358         {
2359             assert(!sp);
2360             assert(threadID != 0);
2361             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2362
2363 #if !defined(_MSC_VER)
2364             lock_grab(&WaitLock);
2365             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2366                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2367             lock_release(&WaitLock);
2368 #else
2369             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2370 #endif
2371         }
2372
2373         // If thread has just woken up, mark it as available
2374         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2375             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2376
2377         // If this thread has been assigned work, launch a search
2378         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2379         {
2380             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2381
2382             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2383
2384             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2385                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2386             else
2387                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2388
2389             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2390
2391             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2392         }
2393
2394         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2395         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2396         int i = 0;
2397         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2398
2399         if (i == ActiveThreads)
2400         {
2401             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2402             // be sure sp->lock has been released before to return.
2403             lock_grab(&(sp->lock));
2404             lock_release(&(sp->lock));
2405
2406             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2407
2408             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2409             return;
2410         }
2411     }
2412   }
2413
2414
2415   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2416   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2417   // objects.
2418
2419   void ThreadsManager::init_threads() {
2420
2421     volatile int i;
2422     bool ok;
2423
2424 #if !defined(_MSC_VER)
2425     pthread_t pthread[1];
2426 #endif
2427
2428     // Initialize global locks
2429     lock_init(&MPLock);
2430     lock_init(&WaitLock);
2431
2432 #if !defined(_MSC_VER)
2433     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2434 #else
2435     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2436         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2437 #endif
2438
2439     // Initialize splitPoints[] locks
2440     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2441         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2442             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2443
2444     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2445     AllThreadsShouldExit = false;
2446
2447     // Threads will be put to sleep as soon as created
2448     AllThreadsShouldSleep = true;
2449
2450     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2451     ActiveThreads = 1;
2452     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2453     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2454         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2455
2456     // Launch the helper threads
2457     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2458     {
2459
2460 #if !defined(_MSC_VER)
2461         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2462 #else
2463         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2464 #endif
2465
2466         if (!ok)
2467         {
2468             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2469             Application::exit_with_failure();
2470         }
2471
2472         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2473         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2474     }
2475   }
2476
2477
2478   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2479   // helper threads exit cleanly.
2480
2481   void ThreadsManager::exit_threads() {
2482
2483     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2484     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2485     wake_sleeping_threads();
2486
2487     // This makes the threads to exit idle_loop()
2488     AllThreadsShouldExit = true;
2489
2490     // Wait for thread termination
2491     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2492         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2493
2494     // Now we can safely destroy the locks
2495     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2496         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2497             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2498
2499     lock_destroy(&WaitLock);
2500     lock_destroy(&MPLock);
2501   }
2502
2503
2504   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2505   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2506   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2507
2508   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2509
2510     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2511
2512     SplitPoint* sp;
2513
2514     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2515     return sp != NULL;
2516   }
2517
2518
2519   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2520   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2521   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2522   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2523   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2524   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2525   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2526
2527   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2528
2529     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2530     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2531     assert(ActiveThreads > 1);
2532
2533     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2534         return false;
2535
2536     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2537     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2538
2539     if (localActiveSplitPoints == 0)
2540         // No active split points means that the thread is available as
2541         // a slave for any other thread.
2542         return true;
2543
2544     if (ActiveThreads == 2)
2545         return true;
2546
2547     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2548     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2549     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2550     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2551         return true;
2552
2553     return false;
2554   }
2555
2556
2557   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2558   // a slave for the thread with threadID "master".
2559
2560   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2561
2562     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2563     assert(ActiveThreads > 1);
2564
2565     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2566         if (thread_is_available(i, master))
2567             return true;
2568
2569     return false;
2570   }
2571
2572
2573   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2574   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2575   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2576   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2577   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2578   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2579   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2580   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2581   // split() returns.
2582
2583   template <bool Fake>
2584   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2585                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, Move threatMove,
2586                              bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2587     assert(p.is_ok());
2588     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2589     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2590     assert(*bestValue <= *alpha);
2591     assert(*alpha < beta);
2592     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2593     assert(depth > DEPTH_ZERO);
2594     assert(p.thread() >= 0 && p.thread() < ActiveThreads);
2595     assert(ActiveThreads > 1);
2596
2597     int i, master = p.thread();
2598     Thread& masterThread = threads[master];
2599
2600     lock_grab(&MPLock);
2601
2602     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2603     // active split points, don't split.
2604     if (   !available_thread_exists(master)
2605         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2606     {
2607         lock_release(&MPLock);
2608         return;
2609     }
2610
2611     // Pick the next available split point object from the split point stack
2612     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2613
2614     // Initialize the split point object
2615     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2616     splitPoint.stopRequest = false;
2617     splitPoint.ply = ply;
2618     splitPoint.depth = depth;
2619     splitPoint.threatMove = threatMove;
2620     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2621     splitPoint.alpha = *alpha;
2622     splitPoint.beta = beta;
2623     splitPoint.pvNode = pvNode;
2624     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2625     splitPoint.mp = mp;
2626     splitPoint.moveCount = *moveCount;
2627     splitPoint.pos = &p;
2628     splitPoint.parentSstack = ss;
2629     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2630         splitPoint.slaves[i] = 0;
2631
2632     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2633
2634     // If we are here it means we are not available
2635     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2636
2637     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2638
2639     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2640     for (i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2641         if (thread_is_available(i, master))
2642         {
2643             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2644             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2645             splitPoint.slaves[i] = 1;
2646             workersCnt++;
2647         }
2648
2649     assert(Fake || workersCnt > 1);
2650
2651     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2652     lock_release(&MPLock);
2653
2654     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2655     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2656     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2657         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2658         {
2659             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2660
2661             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2662
2663             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2664         }
2665
2666     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2667     // which it will instantly launch a search, because its state is
2668     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2669     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2670     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2671     idle_loop(master, &splitPoint);
2672
2673     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2674     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2675     lock_grab(&MPLock);
2676
2677     *alpha = splitPoint.alpha;
2678     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2679     masterThread.activeSplitPoints--;
2680     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2681
2682     lock_release(&MPLock);
2683   }
2684
2685
2686   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2687   // to start a new search from the root.
2688
2689   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2690
2691     assert(AllThreadsShouldSleep);
2692     assert(ActiveThreads > 0);
2693
2694     AllThreadsShouldSleep = false;
2695
2696     if (ActiveThreads == 1)
2697         return;
2698
2699 #if !defined(_MSC_VER)
2700     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2701     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2702     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2703 #else
2704     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2705         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2706 #endif
2707
2708   }
2709
2710
2711   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2712   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2713   // finished the job and should be idle.
2714
2715   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2716
2717     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2718
2719     // This makes the threads to go to sleep
2720     AllThreadsShouldSleep = true;
2721   }
2722
2723   /// The RootMoveList class
2724
2725   // RootMoveList c'tor
2726
2727   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) {
2728
2729     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2730     MoveStack mlist[MOVES_MAX];
2731     StateInfo st;
2732     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2733
2734     // Initialize search stack
2735     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2736     ss[0].eval = VALUE_NONE;
2737     count = 0;
2738
2739     // Generate all legal moves
2740     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2741
2742     // Add each move to the moves[] array
2743     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2744     {
2745         bool includeMove = includeAllMoves;
2746
2747         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2748             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2749
2750         if (!includeMove)
2751             continue;
2752
2753         // Find a quick score for the move
2754         moves[count].move = ss[0].currentMove = moves[count].pv[0] = cur->move;
2755         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2756         pos.do_move(cur->move, st);
2757         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, DEPTH_ZERO, 1);
2758         pos.undo_move(cur->move);
2759         count++;
2760     }
2761     sort();
2762   }
2763
2764   // Score root moves using the standard way used in main search, the moves
2765   // are scored according to the order in which are returned by MovePicker.
2766
2767   void RootMoveList::score_moves(const Position& pos)
2768   {
2769       Move move;
2770       int score = 1000;
2771       MovePicker mp = MovePicker(pos, MOVE_NONE, ONE_PLY, H);
2772
2773       while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
2774           for (int i = 0; i < count; i++)
2775               if (moves[i].move == move)
2776               {
2777                   moves[i].mp_score = score--;
2778                   break;
2779               }
2780   }
2781
2782   // RootMoveList simple methods definitions
2783
2784   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2785
2786     int j;
2787
2788     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2789         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2790
2791     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2792   }
2793
2794
2795   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2796   // iteration.
2797
2798   void RootMoveList::sort() {
2799
2800     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2801   }
2802
2803
2804   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2805   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2806   // correctly in MultiPV mode.
2807
2808   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2809
2810     int i,j;
2811
2812     for (i = 1; i <= n; i++)
2813     {
2814         RootMove rm = moves[i];
2815         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2816             moves[j] = moves[j - 1];
2817
2818         moves[j] = rm;
2819     }
2820   }
2821
2822 } // namespace