652893282ca35bc51767bcee3d535aa2328ff10f
[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   /// Types
56   enum NodeType { NonPV, PV };
57
58   // Set to true to force running with one thread.
59   // Used for debugging SMP code.
60   const bool FakeSplit = false;
61
62   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
63   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
64   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
65   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
66
67   class ThreadsManager {
68     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
69        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
70        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
71     */
72   public:
73     void init_threads();
74     void exit_threads();
75
76     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
77     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
78     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
79     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
80
81     void resetNodeCounters();
82     void resetBetaCounters();
83     int64_t nodes_searched() const;
84     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) 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() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
121
122     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
123     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
124     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
125     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
126     bool operator<(const RootMove& m) const {
127
128         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
129     }
130
131     Move move;
132     Value score;
133     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
134     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
135   };
136
137
138   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
139   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
140
141   class RootMoveList {
142
143   public:
144     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
145
146     int move_count() const { return count; }
147     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
148     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
149     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
150     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
151     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
152
153     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
154     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
155     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
156     void sort();
157     void sort_multipv(int n);
158
159   private:
160     static const int MaxRootMoves = 500;
161     RootMove moves[MaxRootMoves];
162     int count;
163   };
164
165
166   /// Adjustments
167
168   // Step 6. Razoring
169
170   // Maximum depth for razoring
171   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
172
173   // Dynamic razoring margin based on depth
174   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
175
176   // Step 8. Null move search with verification search
177
178   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
179   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
180   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
181
182   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
183   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
184
185   // Step 9. Internal iterative deepening
186
187   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
188   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 5 * OnePly /* PV */};
189
190   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
191   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
192   const Value IIDMargin = Value(0x100);
193
194   // Step 11. Decide the new search depth
195
196   // Extensions. Configurable UCI options
197   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
198   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
199   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
200
201   // Minimum depth for use of singular extension
202   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 7 * OnePly /* non-PV */, 6 * OnePly /* PV */};
203
204   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
205   // remaining ones we will extend it.
206   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
207
208   // Step 12. Futility pruning
209
210   // Futility margin for quiescence search
211   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
212
213   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
214   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
215   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
216
217   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 1)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
218   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
219
220   // Step 14. Reduced search
221
222   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
223   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
224
225   template <NodeType PV>
226   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
227
228   // Common adjustments
229
230   // Search depth at iteration 1
231   const Depth InitialDepth = OnePly;
232
233   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
234   // better than the second best move.
235   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
236
237
238   /// Global variables
239
240   // Iteration counter
241   int Iteration;
242
243   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
244   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
245   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
246
247   // Search window management
248   int AspirationDelta;
249
250   // MultiPV mode
251   int MultiPV;
252
253   // Time managment variables
254   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, ExactMaxTime;
255   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
256   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
257   TimeManager TimeMgr;
258
259   // Log file
260   bool UseLogFile;
261   std::ofstream LogFile;
262
263   // Multi-threads related variables
264   Depth MinimumSplitDepth;
265   int MaxThreadsPerSplitPoint;
266   ThreadsManager ThreadsMgr;
267
268   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
269   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
270   int NodesSincePoll;
271   int NodesBetweenPolls = 30000;
272
273   // History table
274   History H;
275
276   /// Local functions
277
278   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
279   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
280
281   template <NodeType PvNode>
282   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
283
284   template <NodeType PvNode>
285   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
286
287   template <NodeType PvNode>
288   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
289
290   template <NodeType PvNode>
291   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
292
293   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
294   bool value_is_mate(Value value);
295   Value value_to_tt(Value v, int ply);
296   Value value_from_tt(Value v, int ply);
297   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss);
298   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
299   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
300   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
301   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
302   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
303   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
304
305   int current_search_time();
306   std::string value_to_uci(Value v);
307   int nps();
308   void poll();
309   void ponderhit();
310   void wait_for_stop_or_ponderhit();
311   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
312   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value);
313   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]);
314   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]);
315
316 #if !defined(_MSC_VER)
317   void *init_thread(void *threadID);
318 #else
319   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
320 #endif
321
322 }
323
324
325 ////
326 //// Functions
327 ////
328
329 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
330 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
331
332 void init_threads() { ThreadsMgr.init_threads(); }
333 void exit_threads() { ThreadsMgr.exit_threads(); }
334 int64_t nodes_searched() { return ThreadsMgr.nodes_searched(); }
335
336
337 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
338
339 void init_search() {
340
341   int d;  // depth (OnePly == 2)
342   int hd; // half depth (OnePly == 1)
343   int mc; // moveCount
344
345   // Init reductions array
346   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
347   {
348       double    pvRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 4.5;
349       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
350       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
351       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
352   }
353
354   // Init futility margins array
355   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
356       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = 112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45;
357
358   // Init futility move count array
359   for (d = 0; d < 32; d++)
360       FutilityMoveCountArray[d] = 3 + (1 << (3 * d / 8));
361 }
362
363
364 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
365 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
366
367 int perft(Position& pos, Depth depth)
368 {
369     MoveStack mlist[256];
370     StateInfo st;
371     Move m;
372     int sum = 0;
373
374     // Generate all legal moves
375     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
376
377     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
378     // the moves, just to count them.
379     if (depth <= OnePly)
380         return int(last - mlist);
381
382     // Loop through all legal moves
383     CheckInfo ci(pos);
384     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
385     {
386         m = cur->move;
387         pos.do_move(m, st, ci, pos.move_is_check(m, ci));
388         sum += perft(pos, depth - OnePly);
389         pos.undo_move(m);
390     }
391     return sum;
392 }
393
394
395 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
396 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
397 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
398 /// when a quit command is received during the search.
399
400 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int time[], int increment[],
401            int movesToGo, int maxDepth, int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
402
403   // Initialize global search variables
404   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
405   NodesSincePoll = 0;
406   ThreadsMgr.resetNodeCounters();
407   SearchStartTime = get_system_time();
408   ExactMaxTime = maxTime;
409   MaxDepth = maxDepth;
410   MaxNodes = maxNodes;
411   InfiniteSearch = infinite;
412   PonderSearch = ponder;
413   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
414
415   // Look for a book move, only during games, not tests
416   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
417   {
418       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
419           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
420
421       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
422       if (bookMove != MOVE_NONE)
423       {
424           if (PonderSearch)
425               wait_for_stop_or_ponderhit();
426
427           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
428           return true;
429       }
430   }
431
432   // Read UCI option values
433   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
434   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
435       TT.clear();
436
437   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
438   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
439   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
440   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
441   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
442   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
443   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
444   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
445   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
446   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
447   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
448   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
449
450   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
451   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
452   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
453   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
454   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
455
456   if (UseLogFile)
457       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
458
459   read_weights(pos.side_to_move());
460
461   // Set the number of active threads
462   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
463   if (newActiveThreads != ThreadsMgr.active_threads())
464   {
465       ThreadsMgr.set_active_threads(newActiveThreads);
466       init_eval(ThreadsMgr.active_threads());
467   }
468
469   // Wake up sleeping threads
470   ThreadsMgr.wake_sleeping_threads();
471
472   // Set thinking time
473   int myTime = time[pos.side_to_move()];
474   int myIncrement = increment[pos.side_to_move()];
475   if (UseTimeManagement)
476       TimeMgr.init(myTime, myIncrement, movesToGo, pos.startpos_ply_counter());
477
478   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
479   // heavy time pressure.
480   if (MaxNodes)
481       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
482   else if (myTime && myTime < 1000)
483       NodesBetweenPolls = 1000;
484   else if (myTime && myTime < 5000)
485       NodesBetweenPolls = 5000;
486   else
487       NodesBetweenPolls = 30000;
488
489   // Write search information to log file
490   if (UseLogFile)
491       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
492               << "infinite: "  << infinite
493               << " ponder: "   << ponder
494               << " time: "     << myTime
495               << " increment: " << myIncrement
496               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
497
498   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
499   id_loop(pos, searchMoves);
500
501   if (UseLogFile)
502       LogFile.close();
503
504   ThreadsMgr.put_threads_to_sleep();
505
506   return !Quit;
507 }
508
509
510 namespace {
511
512   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
513   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
514   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
515   // reached.
516
517   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
518
519     Position p(pos, pos.thread());
520     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
521     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
522     Move EasyMove = MOVE_NONE;
523     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
524
525     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
526     RootMoveList rml(p, searchMoves);
527
528     // Handle special case of searching on a mate/stale position
529     if (rml.move_count() == 0)
530     {
531         if (PonderSearch)
532             wait_for_stop_or_ponderhit();
533
534         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
535     }
536
537     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
538     // so to output information also for iteration 1.
539     cout << "info depth " << 1
540          << "\ninfo depth " << 1
541          << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(0))
542          << " time " << current_search_time()
543          << " nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
544          << " nps " << nps()
545          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
546
547     // Initialize
548     TT.new_search();
549     H.clear();
550     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
551     pv[0] = pv[1] = MOVE_NONE;
552     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
553     Iteration = 1;
554
555     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
556     if (   rml.move_count() == 1
557         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
558         EasyMove = rml.get_move(0);
559
560     // Iterative deepening loop
561     while (Iteration < PLY_MAX)
562     {
563         // Initialize iteration
564         Iteration++;
565         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
566
567         cout << "info depth " << Iteration << endl;
568
569         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
570         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
571         {
572             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
573             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
574
575             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
576             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
577
578             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
579             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
580         }
581
582         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
583         value = root_search(p, ss, pv, rml, &alpha, &beta);
584
585         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
586         // been overwritten during the search.
587         insert_pv_in_tt(p, pv);
588
589         if (AbortSearch)
590             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
591
592         //Save info about search result
593         ValueByIteration[Iteration] = value;
594
595         // Drop the easy move if differs from the new best move
596         if (pv[0] != EasyMove)
597             EasyMove = MOVE_NONE;
598
599         if (UseTimeManagement)
600         {
601             // Time to stop?
602             bool stopSearch = false;
603
604             // Stop search early if there is only a single legal move,
605             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
606             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
607                 stopSearch = true;
608
609             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
610             if (  Iteration >= 6
611                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
612                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
613                 stopSearch = true;
614
615             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
616             int64_t nodes = ThreadsMgr.nodes_searched();
617             if (   Iteration >= 8
618                 && EasyMove == pv[0]
619                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
620                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
621                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
622                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
623                 stopSearch = true;
624
625             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
626             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
627                 TimeMgr.pv_unstability(BestMoveChangesByIteration[Iteration],
628                                        BestMoveChangesByIteration[Iteration-1]);
629
630             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
631             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
632             // move at the next iteration anyway.
633             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 80) / 128)
634                 stopSearch = true;
635
636             if (stopSearch)
637             {
638                 if (PonderSearch)
639                     StopOnPonderhit = true;
640                 else
641                     break;
642             }
643         }
644
645         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
646             break;
647     }
648
649     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
650     // best move before we are told to do so.
651     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
652         wait_for_stop_or_ponderhit();
653     else
654         // Print final search statistics
655         cout << "info nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
656              << " nps " << nps()
657              << " time " << current_search_time() << endl;
658
659     // Print the best move and the ponder move to the standard output
660     if (pv[0] == MOVE_NONE)
661     {
662         pv[0] = rml.get_move(0);
663         pv[1] = MOVE_NONE;
664     }
665
666     assert(pv[0] != MOVE_NONE);
667
668     cout << "bestmove " << pv[0];
669
670     if (pv[1] != MOVE_NONE)
671         cout << " ponder " << pv[1];
672
673     cout << endl;
674
675     if (UseLogFile)
676     {
677         if (dbg_show_mean)
678             dbg_print_mean(LogFile);
679
680         if (dbg_show_hit_rate)
681             dbg_print_hit_rate(LogFile);
682
683         LogFile << "\nNodes: " << ThreadsMgr.nodes_searched()
684                 << "\nNodes/second: " << nps()
685                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, pv[0]);
686
687         StateInfo st;
688         p.do_move(pv[0], st);
689         LogFile << "\nPonder move: "
690                 << move_to_san(p, pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
691                 << endl;
692     }
693     return rml.get_move_score(0);
694   }
695
696
697   // root_search() is the function which searches the root node. It is
698   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
699   // scheme, prints some information to the standard output and handles
700   // the fail low/high loops.
701
702   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
703
704     EvalInfo ei;
705     StateInfo st;
706     CheckInfo ci(pos);
707     int64_t nodes;
708     Move move;
709     Depth depth, ext, newDepth;
710     Value value, alpha, beta;
711     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
712     int researchCountFH, researchCountFL;
713
714     researchCountFH = researchCountFL = 0;
715     alpha = *alphaPtr;
716     beta = *betaPtr;
717     isCheck = pos.is_check();
718     depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
719
720     // Step 1. Initialize node (polling is omitted at root)
721     ss->currentMove = ss->bestMove = MOVE_NONE;
722
723     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
724     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
725     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
726
727     // Step 5. Evaluate the position statically
728     // At root we do this only to get reference value for child nodes
729     ss->eval = isCheck ? VALUE_NONE : evaluate(pos, ei);
730
731     // Step 6. Razoring (omitted at root)
732     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
733     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
734     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
735
736     // Step extra. Fail low loop
737     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
738     // with bigger window until we are not failing low anymore.
739     while (1)
740     {
741         // Sort the moves before to (re)search
742         rml.sort();
743
744         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
745         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
746         {
747             // This is used by time management
748             FirstRootMove = (i == 0);
749
750             // Save the current node count before the move is searched
751             nodes = ThreadsMgr.nodes_searched();
752
753             // Reset beta cut-off counters
754             ThreadsMgr.resetBetaCounters();
755
756             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
757             // the standard output.
758             move = ss->currentMove = rml.get_move(i);
759
760             if (current_search_time() >= 1000)
761                 cout << "info currmove " << move
762                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
763
764             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
765             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
766
767             // Step 11. Decide the new search depth
768             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
769             newDepth = depth + ext;
770
771             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
772
773             // Step extra. Fail high loop
774             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
775             // high anymore.
776             value = - VALUE_INFINITE;
777
778             while (1)
779             {
780                 // Step 13. Make the move
781                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
782
783                 // Step extra. pv search
784                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
785                 // and for fail high research (value > alpha)
786                 if (i < MultiPV || value > alpha)
787                 {
788                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
789                     if (MultiPV > 1)
790                         alpha = -VALUE_INFINITE;
791
792                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
793                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
794                 }
795                 else
796                 {
797                     // Step 14. Reduced search
798                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
799                     bool doFullDepthSearch = true;
800
801                     if (    depth >= 3 * OnePly
802                         && !dangerous
803                         && !captureOrPromotion
804                         && !move_is_castle(move))
805                     {
806                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
807                         if (ss->reduction)
808                         {
809                             assert(newDepth-ss->reduction >= OnePly);
810
811                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
812                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
813                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
814                         }
815
816                         // The move failed high, but if reduction is very big we could
817                         // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
818                         // if the move fails high again then go with full depth search.
819                         if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
820                         {
821                             assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
822
823                             ss->reduction = OnePly;
824                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
825                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
826                         }
827                         ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
828                     }
829
830                     // Step 15. Full depth search
831                     if (doFullDepthSearch)
832                     {
833                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
834                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
835
836                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
837                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
838                         if (value > alpha)
839                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
840                     }
841                 }
842
843                 // Step 16. Undo move
844                 pos.undo_move(move);
845
846                 // Can we exit fail high loop ?
847                 if (AbortSearch || value < beta)
848                     break;
849
850                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
851                 // the score before research in case we run out of time while researching.
852                 rml.set_move_score(i, value);
853                 ss->bestMove = move;
854                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
855                 rml.set_move_pv(i, pv);
856
857                 // Print information to the standard output
858                 print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
859
860                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
861                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
862                 researchCountFH++;
863
864             } // End of fail high loop
865
866             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
867             // was aborted because the user interrupted the search or because we
868             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
869             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
870             // move and/or PV.
871             if (AbortSearch)
872                 break;
873
874             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
875             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
876             int64_t our, their;
877             ThreadsMgr.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
878             rml.set_beta_counters(i, our, their);
879             rml.set_move_nodes(i, ThreadsMgr.nodes_searched() - nodes);
880
881             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
882             assert(value < beta);
883
884             // Step 17. Check for new best move
885             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
886                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
887             else
888             {
889                 // PV move or new best move!
890
891                 // Update PV
892                 rml.set_move_score(i, value);
893                 ss->bestMove = move;
894                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
895                 rml.set_move_pv(i, pv);
896
897                 if (MultiPV == 1)
898                 {
899                     // We record how often the best move has been changed in each
900                     // iteration. This information is used for time managment: When
901                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
902                     if (i > 0)
903                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
904
905                     // Print information to the standard output
906                     print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
907
908                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
909                     if (value > alpha)
910                         alpha = value;
911                 }
912                 else // MultiPV > 1
913                 {
914                     rml.sort_multipv(i);
915                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
916                     {
917                         cout << "info multipv " << j + 1
918                              << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(j))
919                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
920                              << " time " << current_search_time()
921                              << " nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
922                              << " nps " << nps()
923                              << " pv ";
924
925                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
926                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
927
928                         cout << endl;
929                     }
930                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
931                 }
932             } // PV move or new best move
933
934             assert(alpha >= *alphaPtr);
935
936             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
937
938             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
939                 StopOnPonderhit = false;
940         }
941
942         // Can we exit fail low loop ?
943         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
944             break;
945
946         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
947         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
948         researchCountFL++;
949
950     } // Fail low loop
951
952     // Sort the moves before to return
953     rml.sort();
954
955     return alpha;
956   }
957
958
959   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
960
961   template <NodeType PvNode>
962   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
963
964     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
965     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
966     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
967     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
968     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
969
970     Move movesSearched[256];
971     EvalInfo ei;
972     StateInfo st;
973     const TTEntry *tte, *ttx;
974     Key posKey;
975     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
976     Depth ext, newDepth;
977     Value bestValue, value, oldAlpha;
978     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
979     bool isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
980     bool mateThreat = false;
981     int moveCount = 0;
982     int threadID = pos.thread();
983     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
984     oldAlpha = alpha;
985
986     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
987     ThreadsMgr.incrementNodeCounter(threadID);
988     ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = MOVE_NONE;
989     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = (ss+2)->mateKiller = MOVE_NONE;
990
991     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
992     {
993         NodesSincePoll = 0;
994         poll();
995     }
996
997     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
998     if (AbortSearch || ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
999         return Value(0);
1000
1001     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1002         return VALUE_DRAW;
1003
1004     // Step 3. Mate distance pruning
1005     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1006     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1007     if (alpha >= beta)
1008         return alpha;
1009
1010     // Step 4. Transposition table lookup
1011
1012     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1013     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1014     excludedMove = ss->excludedMove;
1015     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1016
1017     tte = TT.retrieve(posKey);
1018     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1019
1020     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1021     // This is to avoid problems in the following areas:
1022     //
1023     // * Repetition draw detection
1024     // * Fifty move rule detection
1025     // * Searching for a mate
1026     // * Printing of full PV line
1027
1028     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1029     {
1030         // Refresh tte entry to avoid aging
1031         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->king_danger());
1032
1033         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1034         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1035     }
1036
1037     // Step 5. Evaluate the position statically and
1038     // update gain statistics of parent move.
1039     isCheck = pos.is_check();
1040     if (isCheck)
1041         ss->eval = VALUE_NONE;
1042     else if (tte)
1043     {
1044         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1045
1046         ss->eval = tte->static_value();
1047         ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1048         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply);
1049     }
1050     else
1051     {
1052         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ei);
1053         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1054     }
1055
1056     // Save gain for the parent non-capture move
1057     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1058
1059     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1060     if (   !PvNode
1061         &&  depth < RazorDepth
1062         && !isCheck
1063         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1064         &&  ttMove == MOVE_NONE
1065         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1066         && !value_is_mate(beta)
1067         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1068     {
1069         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1070         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply);
1071         if (v < rbeta)
1072             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1073             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1074             return v;
1075     }
1076
1077     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1078     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1079     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1080     if (   !PvNode
1081         && !ss->skipNullMove
1082         &&  depth < RazorDepth
1083         && !isCheck
1084         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1085         && !value_is_mate(beta)
1086         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1087         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1088
1089     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1090     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1091     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1092     // NullMoveMargin under beta.
1093     if (   !PvNode
1094         && !ss->skipNullMove
1095         &&  depth > OnePly
1096         && !isCheck
1097         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0)
1098         && !value_is_mate(beta)
1099         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1100     {
1101         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1102
1103         // Null move dynamic reduction based on depth
1104         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1105
1106         // Null move dynamic reduction based on value
1107         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1108             R++;
1109
1110         pos.do_null_move(st);
1111         (ss+1)->skipNullMove = true;
1112
1113         nullValue = depth-R*OnePly < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1114                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, ply+1);
1115         (ss+1)->skipNullMove = false;
1116         pos.undo_null_move();
1117
1118         if (nullValue >= beta)
1119         {
1120             // Do not return unproven mate scores
1121             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1122                 nullValue = beta;
1123
1124             if (depth < 6 * OnePly)
1125                 return nullValue;
1126
1127             // Do verification search at high depths
1128             ss->skipNullMove = true;
1129             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*OnePly, ply);
1130             ss->skipNullMove = false;
1131
1132             if (v >= beta)
1133                 return nullValue;
1134         }
1135         else
1136         {
1137             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1138             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1139             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1140             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1141             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1142             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1143             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1144                 mateThreat = true;
1145
1146             threatMove = (ss+1)->bestMove;
1147             if (   depth < ThreatDepth
1148                 && (ss-1)->reduction
1149                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
1150                 return beta - 1;
1151         }
1152     }
1153
1154     // Step 9. Internal iterative deepening
1155     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1156         &&  ttMove == MOVE_NONE
1157         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1158     {
1159         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1160
1161         ss->skipNullMove = true;
1162         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1163         ss->skipNullMove = false;
1164
1165         ttMove = ss->bestMove;
1166         tte = TT.retrieve(posKey);
1167     }
1168
1169     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1170     if (PvNode)
1171         mateThreat = pos.has_mate_threat();
1172
1173     // Initialize a MovePicker object for the current position
1174     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1175     CheckInfo ci(pos);
1176     ss->bestMove = MOVE_NONE;
1177     singleEvasion = isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1178     singularExtensionNode =   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1179                            && tte
1180                            && tte->move()
1181                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1182                            && is_lower_bound(tte->type())
1183                            && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly;
1184
1185     // Step 10. Loop through moves
1186     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1187     while (   bestValue < beta
1188            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1189            && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1190     {
1191       assert(move_is_ok(move));
1192
1193       if (move == excludedMove)
1194           continue;
1195
1196       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1197       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1198
1199       // Step 11. Decide the new search depth
1200       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1201
1202       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1203       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1204       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1205       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1206       if (   singularExtensionNode
1207           && move == tte->move()
1208           && ext < OnePly)
1209       {
1210           // Avoid to do an expensive singular extension search on nodes where
1211           // such search have already been done in the past, so assume the last
1212           // singular extension search result is still valid.
1213           if (  !PvNode
1214               && depth < SingularExtensionDepth[PvNode] + 5 * OnePly
1215               && (ttx = TT.retrieve(pos.get_exclusion_key())) != NULL)
1216           {
1217               if (is_upper_bound(ttx->type()))
1218                   ext = OnePly;
1219
1220               singularExtensionNode = false;
1221           }
1222
1223           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1224
1225           if (singularExtensionNode && abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1226           {
1227               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1228               ss->excludedMove = move;
1229               ss->skipNullMove = true;
1230               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1231               ss->skipNullMove = false;
1232               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1233               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1234               if (v < b)
1235                   ext = OnePly;
1236           }
1237       }
1238
1239       newDepth = depth - OnePly + ext;
1240
1241       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1242       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1243
1244       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1245       if (   !PvNode
1246           && !captureOrPromotion
1247           && !isCheck
1248           && !dangerous
1249           &&  move != ttMove
1250           && !move_is_castle(move))
1251       {
1252           // Move count based pruning
1253           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1254               && !(threatMove && connected_threat(pos, move, threatMove))
1255               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1256               continue;
1257
1258           // Value based pruning
1259           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly for predicted depth,
1260           // but fixing this made program slightly weaker.
1261           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1262           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1263                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1264
1265           if (futilityValueScaled < beta)
1266           {
1267               if (futilityValueScaled > bestValue)
1268                   bestValue = futilityValueScaled;
1269               continue;
1270           }
1271       }
1272
1273       // Step 13. Make the move
1274       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1275
1276       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1277       // The first move in list is the expected PV
1278       if (PvNode && moveCount == 1)
1279           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1280                                     : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1281       else
1282       {
1283           // Step 14. Reduced depth search
1284           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1285           bool doFullDepthSearch = true;
1286
1287           if (    depth >= 3 * OnePly
1288               && !captureOrPromotion
1289               && !dangerous
1290               && !move_is_castle(move)
1291               && !move_is_killer(move, ss))
1292           {
1293               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1294               if (ss->reduction)
1295               {
1296                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1297                   value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1298                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1299
1300                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1301               }
1302
1303               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1304               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1305               // if the move fails high again then go with full depth search.
1306               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1307               {
1308                   assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1309
1310                   ss->reduction = OnePly;
1311                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, ply+1);
1312                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1313               }
1314               ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1315           }
1316
1317           // Step 15. Full depth search
1318           if (doFullDepthSearch)
1319           {
1320               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1321                                         : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1322
1323               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1324               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1325               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1326               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1327                   value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1328                                             : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1329           }
1330       }
1331
1332       // Step 16. Undo move
1333       pos.undo_move(move);
1334
1335       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1336
1337       // Step 17. Check for new best move
1338       if (value > bestValue)
1339       {
1340           bestValue = value;
1341           if (value > alpha)
1342           {
1343               if (PvNode && value < beta) // We want always alpha < beta
1344                   alpha = value;
1345
1346               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1347                   ss->mateKiller = move;
1348
1349               ss->bestMove = move;
1350           }
1351       }
1352
1353       // Step 18. Check for split
1354       if (   depth >= MinimumSplitDepth
1355           && ThreadsMgr.active_threads() > 1
1356           && bestValue < beta
1357           && ThreadsMgr.available_thread_exists(threadID)
1358           && !AbortSearch
1359           && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID)
1360           && Iteration <= 99)
1361           ThreadsMgr.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1362                                       threatMove, mateThreat, &moveCount, &mp, PvNode);
1363     }
1364
1365     // Step 19. Check for mate and stalemate
1366     // All legal moves have been searched and if there are
1367     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1368     // If one move was excluded return fail low score.
1369     if (!moveCount)
1370         return excludedMove ? oldAlpha : isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW;
1371
1372     // Step 20. Update tables
1373     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1374     // history counters, and killer moves.
1375     if (AbortSearch || ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1376         return bestValue;
1377
1378     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1379     move = (bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove);
1380     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), vt, depth, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1381
1382     // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1383     if (bestValue >= beta)
1384     {
1385         ThreadsMgr.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1386         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1387         {
1388             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1389             update_killers(move, ss);
1390         }
1391     }
1392
1393     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1394
1395     return bestValue;
1396   }
1397
1398
1399   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1400   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1401   // less than OnePly).
1402
1403   template <NodeType PvNode>
1404   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1405
1406     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1407     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1408     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1409     assert(depth <= 0);
1410     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1411     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
1412
1413     EvalInfo ei;
1414     StateInfo st;
1415     Move ttMove, move;
1416     Value bestValue, value, futilityValue, futilityBase;
1417     bool isCheck, deepChecks, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1418     const TTEntry* tte;
1419     Value oldAlpha = alpha;
1420
1421     ThreadsMgr.incrementNodeCounter(pos.thread());
1422     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1423
1424     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1425     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1426         return VALUE_DRAW;
1427
1428     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1429     // pruning, but only for move ordering.
1430     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1431     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1432
1433     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1434     {
1435         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1436         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1437     }
1438
1439     isCheck = pos.is_check();
1440
1441     // Evaluate the position statically
1442     if (isCheck)
1443     {
1444         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1445         ss->eval = VALUE_NONE;
1446         deepChecks = enoughMaterial = false;
1447     }
1448     else
1449     {
1450         if (tte)
1451         {
1452             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1453
1454             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1455             bestValue = tte->static_value();
1456         }
1457         else
1458             bestValue = evaluate(pos, ei);
1459
1460         ss->eval = bestValue;
1461         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1462
1463         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1464         if (bestValue >= beta)
1465         {
1466             if (!tte)
1467                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1468
1469             return bestValue;
1470         }
1471
1472         if (PvNode && bestValue > alpha)
1473             alpha = bestValue;
1474
1475         // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1476         deepChecks = (depth == -OnePly && bestValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1477
1478         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1479         futilityBase = bestValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1480         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1481     }
1482
1483     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1484     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1485     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1486     // and we are near beta) will be generated.
1487     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1488     CheckInfo ci(pos);
1489
1490     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1491     while (   alpha < beta
1492            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1493     {
1494       assert(move_is_ok(move));
1495
1496       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1497
1498       // Futility pruning
1499       if (   !PvNode
1500           && !isCheck
1501           && !moveIsCheck
1502           &&  move != ttMove
1503           &&  enoughMaterial
1504           && !move_is_promotion(move)
1505           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1506       {
1507           futilityValue =  futilityBase
1508                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1509                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1510
1511           if (futilityValue < alpha)
1512           {
1513               if (futilityValue > bestValue)
1514                   bestValue = futilityValue;
1515               continue;
1516           }
1517       }
1518
1519       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1520       evasionPrunable =   isCheck
1521                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1522                        && !pos.move_is_capture(move)
1523                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1524                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1525
1526       // Don't search moves with negative SEE values
1527       if (   !PvNode
1528           && (!isCheck || evasionPrunable)
1529           &&  move != ttMove
1530           && !move_is_promotion(move)
1531           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1532           continue;
1533
1534       // Update current move
1535       ss->currentMove = move;
1536
1537       // Make and search the move
1538       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1539       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1);
1540       pos.undo_move(move);
1541
1542       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1543
1544       // New best move?
1545       if (value > bestValue)
1546       {
1547           bestValue = value;
1548           if (value > alpha)
1549           {
1550               alpha = value;
1551               ss->bestMove = move;
1552           }
1553        }
1554     }
1555
1556     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1557     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1558     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1559         return value_mated_in(ply);
1560
1561     // Update transposition table
1562     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1563     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1564     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), vt, d, ss->bestMove, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1565
1566     // Update killers only for checking moves that fails high
1567     if (    bestValue >= beta
1568         && !pos.move_is_capture_or_promotion(ss->bestMove))
1569         update_killers(ss->bestMove, ss);
1570
1571     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1572
1573     return bestValue;
1574   }
1575
1576
1577   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1578   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1579   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1580   // table, done a null move search, and searched the first move before
1581   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1582   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1583   // care of after we return from the split point.
1584
1585   template <NodeType PvNode>
1586   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1587
1588     assert(threadID >= 0 && threadID < ThreadsMgr.active_threads());
1589     assert(ThreadsMgr.active_threads() > 1);
1590
1591     StateInfo st;
1592     Move move;
1593     Depth ext, newDepth;
1594     Value value;
1595     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1596     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1597     int moveCount;
1598     value = -VALUE_INFINITE;
1599
1600     Position pos(*sp->pos, threadID);
1601     CheckInfo ci(pos);
1602     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1603     isCheck = pos.is_check();
1604
1605     // Step 10. Loop through moves
1606     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1607     lock_grab(&(sp->lock));
1608
1609     while (    sp->bestValue < sp->beta
1610            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1611            && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1612     {
1613       moveCount = ++sp->moveCount;
1614       lock_release(&(sp->lock));
1615
1616       assert(move_is_ok(move));
1617
1618       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1619       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1620
1621       // Step 11. Decide the new search depth
1622       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1623       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1624
1625       // Update current move
1626       ss->currentMove = move;
1627
1628       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1629       if (   !PvNode
1630           && !captureOrPromotion
1631           && !isCheck
1632           && !dangerous
1633           && !move_is_castle(move))
1634       {
1635           // Move count based pruning
1636           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1637               && !(sp->threatMove && connected_threat(pos, move, sp->threatMove))
1638               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1639           {
1640               lock_grab(&(sp->lock));
1641               continue;
1642           }
1643
1644           // Value based pruning
1645           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1646           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1647                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1648
1649           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1650           {
1651               lock_grab(&(sp->lock));
1652
1653               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1654                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1655               continue;
1656           }
1657       }
1658
1659       // Step 13. Make the move
1660       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1661
1662       // Step 14. Reduced search
1663       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1664       bool doFullDepthSearch = true;
1665
1666       if (   !captureOrPromotion
1667           && !dangerous
1668           && !move_is_castle(move)
1669           && !move_is_killer(move, ss))
1670       {
1671           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1672           if (ss->reduction)
1673           {
1674               Value localAlpha = sp->alpha;
1675               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1676               value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1677                                  : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, d, sp->ply+1);
1678
1679               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1680           }
1681
1682           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1683           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1684           // if the move fails high again then go with full depth search.
1685           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1686           {
1687               assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1688
1689               ss->reduction = OnePly;
1690               Value localAlpha = sp->alpha;
1691               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, sp->ply+1);
1692               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1693           }
1694           ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1695       }
1696
1697       // Step 15. Full depth search
1698       if (doFullDepthSearch)
1699       {
1700           Value localAlpha = sp->alpha;
1701           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1702                                     : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1);
1703
1704           // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1705           // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1706           // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1707           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1708               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, Depth(0), sp->ply+1)
1709                                         : - search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1);
1710       }
1711
1712       // Step 16. Undo move
1713       pos.undo_move(move);
1714
1715       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1716
1717       // Step 17. Check for new best move
1718       lock_grab(&(sp->lock));
1719
1720       if (value > sp->bestValue && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1721       {
1722           sp->bestValue = value;
1723
1724           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1725           {
1726               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1727                   sp->stopRequest = true;
1728
1729               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1730                   sp->alpha = value;
1731
1732               sp->parentSstack->bestMove = ss->bestMove = move;
1733           }
1734       }
1735     }
1736
1737     /* Here we have the lock still grabbed */
1738
1739     sp->slaves[threadID] = 0;
1740
1741     lock_release(&(sp->lock));
1742   }
1743
1744
1745   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1746   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1747   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1748   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1749   // second move is assumed to be a move from the current position.
1750
1751   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1752
1753     Square f1, t1, f2, t2;
1754     Piece p;
1755
1756     assert(move_is_ok(m1));
1757     assert(move_is_ok(m2));
1758
1759     if (m2 == MOVE_NONE)
1760         return false;
1761
1762     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1763     f2 = move_from(m2);
1764     t1 = move_to(m1);
1765     if (f2 == t1)
1766         return true;
1767
1768     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1769     t2 = move_to(m2);
1770     f1 = move_from(m1);
1771     if (t2 == f1)
1772         return true;
1773
1774     // Case 3: Moving through the vacated square
1775     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1776         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1777       return true;
1778
1779     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1780     p = pos.piece_on(t1);
1781     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1782         return true;
1783
1784     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1785     if (    piece_is_slider(p)
1786         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1787         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1788     {
1789         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1790         // move is the opposite of the checking piece.
1791         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1792         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1793
1794         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1795             return true;
1796     }
1797     return false;
1798   }
1799
1800
1801   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one eventually
1802   // compensated for the ply.
1803
1804   bool value_is_mate(Value value) {
1805
1806     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1807
1808     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1809           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1810   }
1811
1812
1813   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1814   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1815   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1816
1817   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1818
1819     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1820       return v + ply;
1821
1822     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1823       return v - ply;
1824
1825     return v;
1826   }
1827
1828
1829   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1830   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1831
1832   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1833
1834     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1835       return v - ply;
1836
1837     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1838       return v + ply;
1839
1840     return v;
1841   }
1842
1843
1844   // move_is_killer() checks if the given move is among the killer moves
1845
1846   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1847
1848       if (ss->killers[0] == m || ss->killers[1] == m)
1849           return true;
1850
1851       return false;
1852   }
1853
1854
1855   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1856   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1857   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1858   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1859   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1860   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1861   template <NodeType PvNode>
1862   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1863                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1864
1865     assert(m != MOVE_NONE);
1866
1867     Depth result = Depth(0);
1868     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1869
1870     if (*dangerous)
1871     {
1872         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1873             result += CheckExtension[PvNode];
1874
1875         if (singleEvasion)
1876             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1877
1878         if (mateThreat)
1879             result += MateThreatExtension[PvNode];
1880     }
1881
1882     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1883     {
1884         Color c = pos.side_to_move();
1885         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1886         {
1887             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1888             *dangerous = true;
1889         }
1890         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1891         {
1892             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1893             *dangerous = true;
1894         }
1895     }
1896
1897     if (   captureOrPromotion
1898         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1899         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1900             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1901         && !move_is_promotion(m)
1902         && !move_is_ep(m))
1903     {
1904         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1905         *dangerous = true;
1906     }
1907
1908     if (   PvNode
1909         && captureOrPromotion
1910         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1911         && pos.see_sign(m) >= 0)
1912     {
1913         result += OnePly/2;
1914         *dangerous = true;
1915     }
1916
1917     return Min(result, OnePly);
1918   }
1919
1920
1921   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1922   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1923
1924   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1925
1926     assert(move_is_ok(m));
1927     assert(threat && move_is_ok(threat));
1928     assert(!pos.move_is_check(m));
1929     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1930     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1931
1932     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1933
1934     mfrom = move_from(m);
1935     mto = move_to(m);
1936     tfrom = move_from(threat);
1937     tto = move_to(threat);
1938
1939     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1940     if (mfrom == tto)
1941         return true;
1942
1943     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1944     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1945     if (   pos.move_is_capture(threat)
1946         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1947             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1948         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1949         return true;
1950
1951     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1952     // prune safe moves which block its ray.
1953     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1954         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1955         && pos.see_sign(m) >= 0)
1956         return true;
1957
1958     return false;
1959   }
1960
1961
1962   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1963   // can be used at a given point in search.
1964
1965   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1966
1967     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1968
1969     return   (   tte->depth() >= depth
1970               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
1971               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
1972
1973           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
1974               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
1975   }
1976
1977
1978   // refine_eval() returns the transposition table score if
1979   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1980
1981   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1982
1983       assert(tte);
1984
1985       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1986
1987       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
1988           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
1989           return v;
1990
1991       return defaultEval;
1992   }
1993
1994
1995   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1996   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1997
1998   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1999                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2000
2001     Move m;
2002
2003     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2004
2005     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2006     {
2007         m = movesSearched[i];
2008
2009         assert(m != move);
2010
2011         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2012             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2013     }
2014   }
2015
2016
2017   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2018   // among the killer moves of that ply.
2019
2020   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2021
2022     if (m == ss->killers[0])
2023         return;
2024
2025     ss->killers[1] = ss->killers[0];
2026     ss->killers[0] = m;
2027   }
2028
2029
2030   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2031   // the static position evaluation before and after the move.
2032
2033   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2034
2035     if (   m != MOVE_NULL
2036         && before != VALUE_NONE
2037         && after != VALUE_NONE
2038         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
2039         && !move_is_special(m))
2040         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2041   }
2042
2043
2044   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2045   // since the beginning of the current search.
2046
2047   int current_search_time() {
2048
2049     return get_system_time() - SearchStartTime;
2050   }
2051
2052
2053   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI protocol
2054
2055   std::string value_to_uci(Value v) {
2056
2057     std::stringstream s;
2058
2059     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * OnePly)
2060       s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to pawn = 100
2061     else
2062       s << "mate " << (v > 0 ? (VALUE_MATE - v + 1) / 2 : -(VALUE_MATE + v) / 2 );
2063
2064     return s.str();
2065   }
2066
2067   // nps() computes the current nodes/second count.
2068
2069   int nps() {
2070
2071     int t = current_search_time();
2072     return (t > 0 ? int((ThreadsMgr.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2073   }
2074
2075
2076   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2077   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2078   // search.
2079
2080   void poll() {
2081
2082     static int lastInfoTime;
2083     int t = current_search_time();
2084
2085     //  Poll for input
2086     if (Bioskey())
2087     {
2088         // We are line oriented, don't read single chars
2089         std::string command;
2090
2091         if (!std::getline(std::cin, command))
2092             command = "quit";
2093
2094         if (command == "quit")
2095         {
2096             AbortSearch = true;
2097             PonderSearch = false;
2098             Quit = true;
2099             return;
2100         }
2101         else if (command == "stop")
2102         {
2103             AbortSearch = true;
2104             PonderSearch = false;
2105         }
2106         else if (command == "ponderhit")
2107             ponderhit();
2108     }
2109
2110     // Print search information
2111     if (t < 1000)
2112         lastInfoTime = 0;
2113
2114     else if (lastInfoTime > t)
2115         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2116         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2117         lastInfoTime = 0;
2118
2119     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2120     {
2121         lastInfoTime = t;
2122
2123         if (dbg_show_mean)
2124             dbg_print_mean();
2125
2126         if (dbg_show_hit_rate)
2127             dbg_print_hit_rate();
2128
2129         cout << "info nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched() << " nps " << nps()
2130              << " time " << t << endl;
2131     }
2132
2133     // Should we stop the search?
2134     if (PonderSearch)
2135         return;
2136
2137     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2138                            && !AspirationFailLow
2139                            &&  t > TimeMgr.available_time();
2140
2141     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
2142                      || stillAtFirstMove;
2143
2144     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2145         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2146         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && ThreadsMgr.nodes_searched() >= MaxNodes))
2147         AbortSearch = true;
2148   }
2149
2150
2151   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2152   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2153   // it correctly predicted the opponent's move.
2154
2155   void ponderhit() {
2156
2157     int t = current_search_time();
2158     PonderSearch = false;
2159
2160     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2161                            && !AspirationFailLow
2162                            &&  t > TimeMgr.available_time();
2163
2164     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
2165                      || stillAtFirstMove;
2166
2167     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2168         AbortSearch = true;
2169   }
2170
2171
2172   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2173   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2174
2175   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2176
2177     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2178     {
2179         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2180         ss->skipNullMove = false;
2181         ss->reduction = Depth(0);
2182
2183         if (i < 3)
2184             ss->killers[0] = ss->killers[1] = ss->mateKiller = MOVE_NONE;
2185     }
2186   }
2187
2188
2189   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2190   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2191   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2192   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2193   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2194   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2195
2196   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2197
2198     std::string command;
2199
2200     while (true)
2201     {
2202         if (!std::getline(std::cin, command))
2203             command = "quit";
2204
2205         if (command == "quit")
2206         {
2207             Quit = true;
2208             break;
2209         }
2210         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2211             break;
2212     }
2213   }
2214
2215
2216   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2217   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2218
2219   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2220
2221     cout << "info depth " << Iteration
2222          << " score "     << value_to_uci(value)
2223          << (value >= beta ? " lowerbound" : value <= alpha ? " upperbound" : "")
2224          << " time "  << current_search_time()
2225          << " nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
2226          << " nps "   << nps()
2227          << " pv ";
2228
2229     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2230         cout << *m << " ";
2231
2232     cout << endl;
2233
2234     if (UseLogFile)
2235     {
2236         ValueType t = value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2237                       value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2238
2239         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2240                              ThreadsMgr.nodes_searched(), value, t, pv) << endl;
2241     }
2242   }
2243
2244
2245   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2246   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2247   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2248
2249   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]) {
2250
2251     StateInfo st;
2252     TTEntry* tte;
2253     Position p(pos, pos.thread());
2254     EvalInfo ei;
2255     Value v;
2256
2257     for (int i = 0; pv[i] != MOVE_NONE; i++)
2258     {
2259         tte = TT.retrieve(p.get_key());
2260         if (!tte || tte->move() != pv[i])
2261         {
2262             v = (p.is_check() ? VALUE_NONE : evaluate(p, ei));
2263             TT.store(p.get_key(), VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[i], v, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
2264         }
2265         p.do_move(pv[i], st);
2266     }
2267   }
2268
2269
2270   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2271   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2272   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2273   // long PV to print that is important for position analysis.
2274
2275   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]) {
2276
2277     StateInfo st;
2278     TTEntry* tte;
2279     Position p(pos, pos.thread());
2280     int ply = 0;
2281
2282     assert(bestMove != MOVE_NONE);
2283
2284     pv[ply] = bestMove;
2285     p.do_move(pv[ply++], st);
2286
2287     while (   (tte = TT.retrieve(p.get_key())) != NULL
2288            && tte->move() != MOVE_NONE
2289            && move_is_legal(p, tte->move())
2290            && ply < PLY_MAX
2291            && (!p.is_draw() || ply < 2))
2292     {
2293         pv[ply] = tte->move();
2294         p.do_move(pv[ply++], st);
2295     }
2296     pv[ply] = MOVE_NONE;
2297   }
2298
2299
2300   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2301   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2302   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2303   // threads and one for Windows threads.
2304
2305 #if !defined(_MSC_VER)
2306
2307   void* init_thread(void *threadID) {
2308
2309     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2310     return NULL;
2311   }
2312
2313 #else
2314
2315   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2316
2317     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2318     return 0;
2319   }
2320
2321 #endif
2322
2323
2324   /// The ThreadsManager class
2325
2326   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2327   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2328   // counters used to sort the moves at root.
2329
2330   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2331
2332     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2333         threads[i].nodes = 0ULL;
2334   }
2335
2336   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2337
2338     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2339         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2340   }
2341
2342   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2343
2344     int64_t result = 0ULL;
2345     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2346         result += threads[i].nodes;
2347
2348     return result;
2349   }
2350
2351   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2352
2353     our = their = 0UL;
2354     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2355     {
2356         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2357         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2358     }
2359   }
2360
2361
2362   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2363   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2364   // object for which the current thread is the master.
2365
2366   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2367
2368     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2369
2370     while (true)
2371     {
2372         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2373         // master should exit as last one.
2374         if (AllThreadsShouldExit)
2375         {
2376             assert(!sp);
2377             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2378             return;
2379         }
2380
2381         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2382         // instead of wasting CPU time polling for work.
2383         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2384         {
2385             assert(!sp);
2386             assert(threadID != 0);
2387             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2388
2389 #if !defined(_MSC_VER)
2390             lock_grab(&WaitLock);
2391             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2392                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2393             lock_release(&WaitLock);
2394 #else
2395             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2396 #endif
2397         }
2398
2399         // If thread has just woken up, mark it as available
2400         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2401             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2402
2403         // If this thread has been assigned work, launch a search
2404         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2405         {
2406             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2407
2408             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2409
2410             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2411                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2412             else
2413                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2414
2415             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2416
2417             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2418         }
2419
2420         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2421         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2422         int i = 0;
2423         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2424
2425         if (i == ActiveThreads)
2426         {
2427             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2428             // be sure sp->lock has been released before to return.
2429             lock_grab(&(sp->lock));
2430             lock_release(&(sp->lock));
2431
2432             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2433
2434             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2435             return;
2436         }
2437     }
2438   }
2439
2440
2441   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2442   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2443   // objects.
2444
2445   void ThreadsManager::init_threads() {
2446
2447     volatile int i;
2448     bool ok;
2449
2450 #if !defined(_MSC_VER)
2451     pthread_t pthread[1];
2452 #endif
2453
2454     // Initialize global locks
2455     lock_init(&MPLock);
2456     lock_init(&WaitLock);
2457
2458 #if !defined(_MSC_VER)
2459     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2460 #else
2461     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2462         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2463 #endif
2464
2465     // Initialize splitPoints[] locks
2466     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2467         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2468             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2469
2470     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2471     AllThreadsShouldExit = false;
2472
2473     // Threads will be put to sleep as soon as created
2474     AllThreadsShouldSleep = true;
2475
2476     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2477     ActiveThreads = 1;
2478     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2479     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2480         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2481
2482     // Launch the helper threads
2483     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2484     {
2485
2486 #if !defined(_MSC_VER)
2487         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2488 #else
2489         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2490 #endif
2491
2492         if (!ok)
2493         {
2494             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2495             Application::exit_with_failure();
2496         }
2497
2498         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2499         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2500     }
2501   }
2502
2503
2504   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2505   // helper threads exit cleanly.
2506
2507   void ThreadsManager::exit_threads() {
2508
2509     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2510     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2511     wake_sleeping_threads();
2512
2513     // This makes the threads to exit idle_loop()
2514     AllThreadsShouldExit = true;
2515
2516     // Wait for thread termination
2517     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2518         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2519
2520     // Now we can safely destroy the locks
2521     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2522         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2523             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2524
2525     lock_destroy(&WaitLock);
2526     lock_destroy(&MPLock);
2527   }
2528
2529
2530   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2531   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2532   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2533
2534   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2535
2536     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2537
2538     SplitPoint* sp;
2539
2540     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2541     return sp != NULL;
2542   }
2543
2544
2545   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2546   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2547   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2548   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2549   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2550   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2551   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2552
2553   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2554
2555     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2556     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2557     assert(ActiveThreads > 1);
2558
2559     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2560         return false;
2561
2562     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2563     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2564
2565     if (localActiveSplitPoints == 0)
2566         // No active split points means that the thread is available as
2567         // a slave for any other thread.
2568         return true;
2569
2570     if (ActiveThreads == 2)
2571         return true;
2572
2573     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2574     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2575     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2576     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2577         return true;
2578
2579     return false;
2580   }
2581
2582
2583   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2584   // a slave for the thread with threadID "master".
2585
2586   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2587
2588     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2589     assert(ActiveThreads > 1);
2590
2591     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2592         if (thread_is_available(i, master))
2593             return true;
2594
2595     return false;
2596   }
2597
2598
2599   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2600   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2601   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2602   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2603   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2604   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2605   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2606   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2607   // split() returns.
2608
2609   template <bool Fake>
2610   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2611                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, Move threatMove,
2612                              bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2613     assert(p.is_ok());
2614     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2615     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2616     assert(*bestValue <= *alpha);
2617     assert(*alpha < beta);
2618     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2619     assert(depth > Depth(0));
2620     assert(p.thread() >= 0 && p.thread() < ActiveThreads);
2621     assert(ActiveThreads > 1);
2622
2623     int i, master = p.thread();
2624     Thread& masterThread = threads[master];
2625
2626     lock_grab(&MPLock);
2627
2628     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2629     // active split points, don't split.
2630     if (   !available_thread_exists(master)
2631         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2632     {
2633         lock_release(&MPLock);
2634         return;
2635     }
2636
2637     // Pick the next available split point object from the split point stack
2638     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2639
2640     // Initialize the split point object
2641     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2642     splitPoint.stopRequest = false;
2643     splitPoint.ply = ply;
2644     splitPoint.depth = depth;
2645     splitPoint.threatMove = threatMove;
2646     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2647     splitPoint.alpha = *alpha;
2648     splitPoint.beta = beta;
2649     splitPoint.pvNode = pvNode;
2650     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2651     splitPoint.mp = mp;
2652     splitPoint.moveCount = *moveCount;
2653     splitPoint.pos = &p;
2654     splitPoint.parentSstack = ss;
2655     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2656         splitPoint.slaves[i] = 0;
2657
2658     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2659
2660     // If we are here it means we are not available
2661     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2662
2663     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2664
2665     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2666     for (i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2667         if (thread_is_available(i, master))
2668         {
2669             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2670             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2671             splitPoint.slaves[i] = 1;
2672             workersCnt++;
2673         }
2674
2675     assert(Fake || workersCnt > 1);
2676
2677     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2678     lock_release(&MPLock);
2679
2680     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2681     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2682     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2683         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2684         {
2685             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2686
2687             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2688
2689             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2690         }
2691
2692     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2693     // which it will instantly launch a search, because its state is
2694     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2695     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2696     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2697     idle_loop(master, &splitPoint);
2698
2699     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2700     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2701     lock_grab(&MPLock);
2702
2703     *alpha = splitPoint.alpha;
2704     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2705     masterThread.activeSplitPoints--;
2706     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2707
2708     lock_release(&MPLock);
2709   }
2710
2711
2712   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2713   // to start a new search from the root.
2714
2715   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2716
2717     assert(AllThreadsShouldSleep);
2718     assert(ActiveThreads > 0);
2719
2720     AllThreadsShouldSleep = false;
2721
2722     if (ActiveThreads == 1)
2723         return;
2724
2725 #if !defined(_MSC_VER)
2726     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2727     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2728     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2729 #else
2730     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2731         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2732 #endif
2733
2734   }
2735
2736
2737   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2738   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2739   // finished the job and should be idle.
2740
2741   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2742
2743     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2744
2745     // This makes the threads to go to sleep
2746     AllThreadsShouldSleep = true;
2747   }
2748
2749   /// The RootMoveList class
2750
2751   // RootMoveList c'tor
2752
2753   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2754
2755     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2756     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2757     StateInfo st;
2758     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2759
2760     // Initialize search stack
2761     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2762     ss[0].currentMove = ss[0].bestMove = MOVE_NONE;
2763     ss[0].eval = VALUE_NONE;
2764
2765     // Generate all legal moves
2766     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2767
2768     // Add each move to the moves[] array
2769     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2770     {
2771         bool includeMove = includeAllMoves;
2772
2773         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2774             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2775
2776         if (!includeMove)
2777             continue;
2778
2779         // Find a quick score for the move
2780         pos.do_move(cur->move, st);
2781         ss[0].currentMove = cur->move;
2782         moves[count].move = cur->move;
2783         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1);
2784         moves[count].pv[0] = cur->move;
2785         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2786         pos.undo_move(cur->move);
2787         count++;
2788     }
2789     sort();
2790   }
2791
2792
2793   // RootMoveList simple methods definitions
2794
2795   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2796
2797     moves[moveNum].nodes = nodes;
2798     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2799   }
2800
2801   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2802
2803     moves[moveNum].ourBeta = our;
2804     moves[moveNum].theirBeta = their;
2805   }
2806
2807   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2808
2809     int j;
2810
2811     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2812         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2813
2814     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2815   }
2816
2817
2818   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2819   // iteration.
2820
2821   void RootMoveList::sort() {
2822
2823     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2824   }
2825
2826
2827   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2828   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2829   // correctly in MultiPV mode.
2830
2831   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2832
2833     int i,j;
2834
2835     for (i = 1; i <= n; i++)
2836     {
2837         RootMove rm = moves[i];
2838         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2839             moves[j] = moves[j - 1];
2840
2841         moves[j] = rm;
2842     }
2843   }
2844
2845 } // namspace