]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
704cf720008d76e300b512ad378c99a14c0900ca
[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) 2008-2009 Marco Costalba
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cstring>
27 #include <fstream>
28 #include <iostream>
29 #include <sstream>
30
31 #include "bitcount.h"
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45
46 ////
47 //// Local definitions
48 ////
49
50 namespace {
51
52   /// Types
53
54   // IterationInfoType stores search results for each iteration
55   //
56   // Because we use relatively small (dynamic) aspiration window,
57   // there happens many fail highs and fail lows in root. And
58   // because we don't do researches in those cases, "value" stored
59   // here is not necessarily exact. Instead in case of fail high/low
60   // we guess what the right value might be and store our guess
61   // as a "speculated value" and then move on. Speculated values are
62   // used just to calculate aspiration window width, so also if are
63   // not exact is not big a problem.
64
65   struct IterationInfoType {
66
67     IterationInfoType(Value v = Value(0), Value sv = Value(0))
68     : value(v), speculatedValue(sv) {}
69
70     Value value, speculatedValue;
71   };
72
73
74   // The BetaCounterType class is used to order moves at ply one.
75   // Apart for the first one that has its score, following moves
76   // normally have score -VALUE_INFINITE, so are ordered according
77   // to the number of beta cutoffs occurred under their subtree during
78   // the last iteration. The counters are per thread variables to avoid
79   // concurrent accessing under SMP case.
80
81   struct BetaCounterType {
82
83     BetaCounterType();
84     void clear();
85     void add(Color us, Depth d, int threadID);
86     void read(Color us, int64_t& our, int64_t& their);
87   };
88
89
90   // The RootMove class is used for moves at the root at the tree.  For each
91   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
92   // in the case of moves which fail low).
93
94   struct RootMove {
95
96     RootMove();
97     bool operator<(const RootMove&); // used to sort
98
99     Move move;
100     Value score;
101     int64_t nodes, cumulativeNodes;
102     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
103     int64_t ourBeta, theirBeta;
104   };
105
106
107   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
108   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
109
110   class RootMoveList {
111
112   public:
113     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
114     inline Move get_move(int moveNum) const;
115     inline Value get_move_score(int moveNum) const;
116     inline void set_move_score(int moveNum, Value score);
117     inline void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
118     inline void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
119     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
120     inline Move get_move_pv(int moveNum, int i) const;
121     inline int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const;
122     inline int move_count() const;
123     Move scan_for_easy_move() const;
124     inline void sort();
125     void sort_multipv(int n);
126
127   private:
128     static const int MaxRootMoves = 500;
129     RootMove moves[MaxRootMoves];
130     int count;
131   };
132
133
134   /// Constants
135
136   // Search depth at iteration 1
137   const Depth InitialDepth = OnePly /*+ OnePly/2*/;
138
139   // Depth limit for selective search
140   const Depth SelectiveDepth = 7 * OnePly;
141
142   // Use internal iterative deepening?
143   const bool UseIIDAtPVNodes = true;
144   const bool UseIIDAtNonPVNodes = false;
145
146   // Internal iterative deepening margin. At Non-PV moves, when
147   // UseIIDAtNonPVNodes is true, we do an internal iterative deepening
148   // search when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
149   const Value IIDMargin = Value(0x100);
150
151   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
152   // better than the second best move.
153   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
154
155   // Problem margin. If the score of the first move at iteration N+1 has
156   // dropped by more than this since iteration N, the boolean variable
157   // "Problem" is set to true, which will make the program spend some extra
158   // time looking for a better move.
159   const Value ProblemMargin = Value(0x28);
160
161   // No problem margin. If the boolean "Problem" is true, and a new move
162   // is found at the root which is less than NoProblemMargin worse than the
163   // best move from the previous iteration, Problem is set back to false.
164   const Value NoProblemMargin = Value(0x14);
165
166   // Null move margin. A null move search will not be done if the approximate
167   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
168   const Value NullMoveMargin = Value(0x300);
169
170   // Pruning criterions. See the code and comments in ok_to_prune() to
171   // understand their precise meaning.
172   const bool PruneEscapeMoves    = false;
173   const bool PruneDefendingMoves = false;
174   const bool PruneBlockingMoves  = false;
175
176   // Margins for futility pruning in the quiescence search, and at frontier
177   // and near frontier nodes.
178   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
179
180   // Remaining depth:                  1 ply         1.5 ply       2 ply         2.5 ply       3 ply         3.5 ply
181   const Value FutilityMargins[12] = { Value(0x100), Value(0x120), Value(0x200), Value(0x220), Value(0x250), Value(0x270),
182   //                                   4 ply         4.5 ply       5 ply         5.5 ply       6 ply         6.5 ply
183                                       Value(0x2A0), Value(0x2C0), Value(0x340), Value(0x360), Value(0x3A0), Value(0x3C0) };
184   // Razoring
185   const Depth RazorDepth = 4*OnePly;
186
187   // Remaining depth:                 1 ply         1.5 ply       2 ply         2.5 ply       3 ply         3.5 ply
188   const Value RazorMargins[6]     = { Value(0x180), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x3C0), Value(0x3C0), Value(0x3C0) };
189
190   // Remaining depth:                 1 ply         1.5 ply       2 ply         2.5 ply       3 ply         3.5 ply
191   const Value RazorApprMargins[6] = { Value(0x520), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x300) };
192
193
194   /// Variables initialized by UCI options
195
196   // Adjustable playing strength
197   int Slowdown = 0;
198   const int SlowdownArray[32] = {
199     19, 41, 70, 110, 160, 230, 320, 430, 570, 756, 1000, 1300, 1690, 2197,
200     2834, 3600, 4573, 5809, 7700, 9863, 12633, 16181, 20726, 26584, 34005,
201     43557, 55792, 71463, 91536, 117247, 150180, 192363
202   };
203   int Strength;
204   const int MaxStrength = 25;
205
206   // Minimum number of full depth (i.e. non-reduced) moves at PV and non-PV nodes
207   int LMRPVMoves, LMRNonPVMoves; // heavy SMP read access for the latter
208
209   // Depth limit for use of dynamic threat detection
210   Depth ThreatDepth; // heavy SMP read access
211
212   // Last seconds noise filtering (LSN)
213   const bool UseLSNFiltering = true;
214   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
215   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
216   bool loseOnTime = false;
217
218   // Extensions. Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
219   // There is heavy SMP read access on these arrays
220   Depth CheckExtension[2], SingleReplyExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
221   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
222
223   // Iteration counters
224   int Iteration;
225   BetaCounterType BetaCounter; // has per-thread internal data
226
227   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
228   IterationInfoType IterationInfo[PLY_MAX_PLUS_2];
229   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
230
231   // MultiPV mode
232   int MultiPV;
233
234   // Time managment variables
235   int SearchStartTime;
236   int MaxNodes, MaxDepth;
237   int MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
238   int RootMoveNumber;
239   bool InfiniteSearch;
240   bool PonderSearch;
241   bool StopOnPonderhit;
242   bool AbortSearch; // heavy SMP read access
243   bool Quit;
244   bool FailHigh;
245   bool FailLow;
246   bool Problem;
247
248   // Show current line?
249   bool ShowCurrentLine;
250
251   // Log file
252   bool UseLogFile;
253   std::ofstream LogFile;
254
255   // MP related variables
256   int ActiveThreads = 1;
257   Depth MinimumSplitDepth;
258   int MaxThreadsPerSplitPoint;
259   Thread Threads[THREAD_MAX];
260   Lock MPLock;
261   Lock IOLock;
262   bool AllThreadsShouldExit = false;
263   const int MaxActiveSplitPoints = 8;
264   SplitPoint SplitPointStack[THREAD_MAX][MaxActiveSplitPoints];
265   bool Idle = true;
266
267 #if !defined(_MSC_VER)
268   pthread_cond_t WaitCond;
269   pthread_mutex_t WaitLock;
270 #else
271   HANDLE SitIdleEvent[THREAD_MAX];
272 #endif
273
274   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different
275   // cache lines (64 bytes each) from the heavy SMP read accessed variables.
276   int NodesSincePoll;
277   int NodesBetweenPolls = 30000;
278
279   // History table
280   History H;
281
282
283   /// Functions
284
285   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
286   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value alpha, Value beta);
287   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
288   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID);
289   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
290   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
291   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
292   void init_node(const Position& pos, SearchStack ss[], int ply, int threadID);
293   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
294   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
295   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
296   bool value_is_mate(Value value);
297   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
298   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool capture, bool check, bool singleReply, bool mateThreat, bool* dangerous);
299   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
300   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat, Depth d);
301   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
302   bool ok_to_history(const Position& pos, Move m);
303   void update_history(const Position& pos, Move m, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
304   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
305   void slowdown(const Position& pos);
306
307   bool fail_high_ply_1();
308   int current_search_time();
309   int nps();
310   void poll();
311   void ponderhit();
312   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
313   void wait_for_stop_or_ponderhit();
314
315   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp);
316   void init_split_point_stack();
317   void destroy_split_point_stack();
318   bool thread_should_stop(int threadID);
319   bool thread_is_available(int slave, int master);
320   bool idle_thread_exists(int master);
321   bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply,
322              Value *alpha, Value *beta, Value *bestValue, Depth depth, int *moves,
323              MovePicker *mp, Bitboard dcCandidates, int master, bool pvNode);
324   void wake_sleeping_threads();
325
326 #if !defined(_MSC_VER)
327   void *init_thread(void *threadID);
328 #else
329   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
330 #endif
331
332 }
333
334
335 ////
336 //// Functions
337 ////
338
339 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
340 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
341 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
342 /// when a quit command is received during the search.
343
344 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
345            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
346            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
347
348   // Look for a book move
349   if (!infinite && !ponder && get_option_value_bool("OwnBook"))
350   {
351       Move bookMove;
352       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
353           OpeningBook.open("book.bin");
354
355       bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
356       if (bookMove != MOVE_NONE)
357       {
358           std::cout << "bestmove " << bookMove << std::endl;
359           return true;
360       }
361   }
362
363   // Initialize global search variables
364   Idle = false;
365   SearchStartTime = get_system_time();
366   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
367   {
368       Threads[i].nodes = 0ULL;
369       Threads[i].failHighPly1 = false;
370   }
371   NodesSincePoll = 0;
372   InfiniteSearch = infinite;
373   PonderSearch = ponder;
374   StopOnPonderhit = false;
375   AbortSearch = false;
376   Quit = false;
377   FailHigh = false;
378   FailLow = false;
379   Problem = false;
380   ExactMaxTime = maxTime;
381
382   // Read UCI option values
383   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
384   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
385   {
386       TT.clear();
387       loseOnTime = false; // reset at the beginning of a new game
388   }
389
390   bool PonderingEnabled = get_option_value_bool("Ponder");
391   MultiPV = get_option_value_int("MultiPV");
392
393   CheckExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
394   CheckExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
395
396   SingleReplyExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Reply Extension (PV nodes)"));
397   SingleReplyExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Reply Extension (non-PV nodes)"));
398
399   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
400   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
401
402   PassedPawnExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
403   PassedPawnExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
404
405   PawnEndgameExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
406   PawnEndgameExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
407
408   MateThreatExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
409   MateThreatExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
410
411   LMRPVMoves    = get_option_value_int("Full Depth Moves (PV nodes)") + 1;
412   LMRNonPVMoves = get_option_value_int("Full Depth Moves (non-PV nodes)") + 1;
413   ThreatDepth   = get_option_value_int("Threat Depth") * OnePly;
414
415   Chess960 = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
416   ShowCurrentLine = get_option_value_bool("UCI_ShowCurrLine");
417   UseLogFile = get_option_value_bool("Use Search Log");
418   if (UseLogFile)
419       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
420
421   MinimumSplitDepth = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
422   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
423
424   read_weights(pos.side_to_move());
425
426   // Set the number of active threads. If UCI_LimitStrength is enabled, never
427   // use more than one thread.
428   int newActiveThreads =
429     get_option_value_bool("UCI_LimitStrength")? 1 : get_option_value_int("Threads");
430   if (newActiveThreads != ActiveThreads)
431   {
432       ActiveThreads = newActiveThreads;
433       init_eval(ActiveThreads);
434   }
435
436   // Wake up sleeping threads
437   wake_sleeping_threads();
438
439   for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
440       assert(thread_is_available(i, 0));
441
442   // Set playing strength
443   if (get_option_value_bool("UCI_LimitStrength"))
444   {
445       Strength = (get_option_value_int("UCI_Elo") - 2100) / 25;
446       Slowdown =
447         (Strength == MaxStrength)? 0 : SlowdownArray[Max(0, 31-Strength)];
448   }
449   else
450   {
451       Strength = MaxStrength;
452       Slowdown = 0;
453   }
454
455   // Set thinking time
456   int myTime = time[side_to_move];
457   int myIncrement = increment[side_to_move];
458
459   if (!movesToGo) // Sudden death time control
460   {
461       if (myIncrement)
462       {
463           MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
464           AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
465       } else { // Blitz game without increment
466           MaxSearchTime = myTime / 30;
467           AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
468       }
469   }
470   else // (x moves) / (y minutes)
471   {
472       if (movesToGo == 1)
473       {
474           MaxSearchTime = myTime / 2;
475           AbsoluteMaxSearchTime = Min(myTime / 2, myTime - 500);
476       } else {
477           MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
478           AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
479       }
480   }
481
482   if (PonderingEnabled)
483   {
484       MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
485       MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
486   }
487
488   // Fixed depth or fixed number of nodes?
489   MaxDepth = maxDepth;
490   if (MaxDepth)
491       InfiniteSearch = true; // HACK
492
493   MaxNodes = maxNodes;
494   if (MaxNodes)
495   {
496       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
497       InfiniteSearch = true; // HACK
498   }
499   else if (Slowdown) {
500       if (Slowdown > 50000) NodesBetweenPolls = 30;
501       else if (Slowdown > 10000) NodesBetweenPolls = 100;
502       else if (Slowdown > 1000) NodesBetweenPolls = 500;
503       else if (Slowdown > 100) NodesBetweenPolls = 3000;
504       else NodesBetweenPolls = 15000;
505   }
506   else
507       NodesBetweenPolls = 30000;
508
509   // Write information to search log file
510   if (UseLogFile)
511       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << std::endl
512               << "infinite: "  << infinite
513               << " ponder: "   << ponder
514               << " time: "     << myTime
515               << " increment: " << myIncrement
516               << " moves to go: " << movesToGo << std::endl;
517
518
519   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
520   //
521   // FIXME we really need to cleanup all this LSN ugliness
522   if (!loseOnTime)
523   {
524       Value v = id_loop(pos, searchMoves);
525       loseOnTime = (   UseLSNFiltering
526                      && myTime < LSNTime
527                      && myIncrement == 0
528                      && v < -LSNValue);
529   }
530   else
531   {
532       loseOnTime = false; // reset for next match
533       while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
534           ; // wait here
535       id_loop(pos, searchMoves); // to fail gracefully
536   }
537
538   if (UseLogFile)
539       LogFile.close();
540
541   Idle = true;
542   return !Quit;
543 }
544
545
546 /// init_threads() is called during startup.  It launches all helper threads,
547 /// and initializes the split point stack and the global locks and condition
548 /// objects.
549
550 void init_threads() {
551
552   volatile int i;
553
554 #if !defined(_MSC_VER)
555   pthread_t pthread[1];
556 #endif
557
558   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
559       Threads[i].activeSplitPoints = 0;
560
561   // Initialize global locks
562   lock_init(&MPLock, NULL);
563   lock_init(&IOLock, NULL);
564
565   init_split_point_stack();
566
567 #if !defined(_MSC_VER)
568   pthread_mutex_init(&WaitLock, NULL);
569   pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
570 #else
571   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
572       SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
573 #endif
574
575   // All threads except the main thread should be initialized to idle state
576   for (i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
577   {
578       Threads[i].stop = false;
579       Threads[i].workIsWaiting = false;
580       Threads[i].idle = true;
581       Threads[i].running = false;
582   }
583
584   // Launch the helper threads
585   for(i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
586   {
587 #if !defined(_MSC_VER)
588       pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i));
589 #else
590       DWORD iID[1];
591       CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, iID);
592 #endif
593
594       // Wait until the thread has finished launching
595       while (!Threads[i].running);
596   }
597 }
598
599
600 /// stop_threads() is called when the program exits.  It makes all the
601 /// helper threads exit cleanly.
602
603 void stop_threads() {
604
605   ActiveThreads = THREAD_MAX;  // HACK
606   Idle = false;  // HACK
607   wake_sleeping_threads();
608   AllThreadsShouldExit = true;
609   for (int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
610   {
611       Threads[i].stop = true;
612       while(Threads[i].running);
613   }
614   destroy_split_point_stack();
615 }
616
617
618 /// nodes_searched() returns the total number of nodes searched so far in
619 /// the current search.
620
621 int64_t nodes_searched() {
622
623   int64_t result = 0ULL;
624   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
625       result += Threads[i].nodes;
626   return result;
627 }
628
629
630 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
631 // new search from the root.
632 void SearchStack::init(int ply) {
633
634   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
635   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
636   reduction = Depth(0);
637 }
638
639 void SearchStack::initKillers() {
640
641   mateKiller = MOVE_NONE;
642   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
643       killers[i] = MOVE_NONE;
644 }
645
646 namespace {
647
648   // id_loop() is the main iterative deepening loop.  It calls root_search
649   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
650   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
651   // reached.
652
653   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
654
655     Position p(pos);
656     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
657
658     // searchMoves are verified, copied, scored and sorted
659     RootMoveList rml(p, searchMoves);
660
661     // Initialize
662     TT.new_search();
663     H.clear();
664     for (int i = 0; i < 3; i++)
665     {
666         ss[i].init(i);
667         ss[i].initKillers();
668     }
669     IterationInfo[1] = IterationInfoType(rml.get_move_score(0), rml.get_move_score(0));
670     Iteration = 1;
671
672     Move EasyMove = rml.scan_for_easy_move();
673
674     // Iterative deepening loop
675     while (Iteration < PLY_MAX)
676     {
677         // Initialize iteration
678         rml.sort();
679         Iteration++;
680         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
681         if (Iteration <= 5)
682             ExtraSearchTime = 0;
683
684         std::cout << "info depth " << Iteration << std::endl;
685
686         // Calculate dynamic search window based on previous iterations
687         Value alpha, beta;
688
689         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(IterationInfo[Iteration - 1].value) < VALUE_KNOWN_WIN)
690         {
691             int prevDelta1 = IterationInfo[Iteration - 1].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue;
692             int prevDelta2 = IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 3].speculatedValue;
693
694             int delta = Max(2 * abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2), ProblemMargin);
695
696             alpha = Max(IterationInfo[Iteration - 1].value - delta, -VALUE_INFINITE);
697             beta  = Min(IterationInfo[Iteration - 1].value + delta,  VALUE_INFINITE);
698         }
699         else
700         {
701             alpha = - VALUE_INFINITE;
702             beta  =   VALUE_INFINITE;
703         }
704
705         // Search to the current depth
706         Value value = root_search(p, ss, rml, alpha, beta);
707
708         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
709         // been overwritten during the search.
710         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
711
712         if (AbortSearch)
713             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
714
715         //Save info about search result
716         Value speculatedValue;
717         bool fHigh = false;
718         bool fLow = false;
719         Value delta = value - IterationInfo[Iteration - 1].value;
720
721         if (value >= beta)
722         {
723             assert(delta > 0);
724
725             fHigh = true;
726             speculatedValue = value + delta;
727             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 2; // Allocate more time
728         }
729         else if (value <= alpha)
730         {
731             assert(value == alpha);
732             assert(delta < 0);
733
734             fLow = true;
735             speculatedValue = value + delta;
736             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 3; // Allocate more time
737         } else
738             speculatedValue = value;
739
740         speculatedValue = Min(Max(speculatedValue, -VALUE_INFINITE), VALUE_INFINITE);
741         IterationInfo[Iteration] = IterationInfoType(value, speculatedValue);
742
743         // Erase the easy move if it differs from the new best move
744         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
745             EasyMove = MOVE_NONE;
746
747         Problem = false;
748
749         if (!InfiniteSearch)
750         {
751             // Time to stop?
752             bool stopSearch = false;
753
754             // Stop search early if there is only a single legal move
755             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
756                 stopSearch = true;
757
758             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
759             if (  Iteration >= 6
760                 && abs(IterationInfo[Iteration].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100
761                 && abs(IterationInfo[Iteration-1].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
762                 stopSearch = true;
763
764             // Stop search early if one move seems to be much better than the rest
765             int64_t nodes = nodes_searched();
766             if (   Iteration >= 8
767                 && !fLow
768                 && !fHigh
769                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
770                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
771                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
772                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
773                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
774                 stopSearch = true;
775
776             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
777             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
778                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
779                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
780
781             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
782             // iteration.  We probably don't have enough time to search the first
783             // move at the next iteration anyway.
784             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime)*80) / 128)
785                 stopSearch = true;
786
787             if (stopSearch)
788             {
789                 //FIXME: Implement fail-low emergency measures
790                 if (!PonderSearch)
791                     break;
792                 else
793                     StopOnPonderhit = true;
794             }
795         }
796
797         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
798             break;
799     }
800
801     rml.sort();
802
803     // If we are pondering, we shouldn't print the best move before we
804     // are told to do so
805     if (PonderSearch)
806         wait_for_stop_or_ponderhit();
807     else
808         // Print final search statistics
809         std::cout << "info nodes " << nodes_searched()
810                   << " nps " << nps()
811                   << " time " << current_search_time()
812                   << " hashfull " << TT.full() << std::endl;
813
814     // Print the best move and the ponder move to the standard output
815     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
816     {
817         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
818         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
819     }
820     std::cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
821     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
822         std::cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
823
824     std::cout << std::endl;
825
826     if (UseLogFile)
827     {
828         if (dbg_show_mean)
829             dbg_print_mean(LogFile);
830
831         if (dbg_show_hit_rate)
832             dbg_print_hit_rate(LogFile);
833
834         StateInfo st;
835         LogFile << "Nodes: " << nodes_searched() << std::endl
836                 << "Nodes/second: " << nps() << std::endl
837                 << "Best move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]) << std::endl;
838
839         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
840         LogFile << "Ponder move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[1])
841                 << std::endl << std::endl;
842     }
843     return rml.get_move_score(0);
844   }
845
846
847   // root_search() is the function which searches the root node.  It is
848   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
849   // scheme (perhaps we should try to use this at internal PV nodes, too?)
850   // and prints some information to the standard output.
851
852   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList &rml, Value alpha, Value beta) {
853
854     Value oldAlpha = alpha;
855     Value value;
856     Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(pos.side_to_move());
857
858     // Loop through all the moves in the root move list
859     for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
860     {
861         if (alpha >= beta)
862         {
863             // We failed high, invalidate and skip next moves, leave node-counters
864             // and beta-counters as they are and quickly return, we will try to do
865             // a research at the next iteration with a bigger aspiration window.
866             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
867             continue;
868         }
869         int64_t nodes;
870         Move move;
871         StateInfo st;
872         Depth ext, newDepth;
873
874         RootMoveNumber = i + 1;
875         FailHigh = false;
876
877         // Remember the node count before the move is searched. The node counts
878         // are used to sort the root moves at the next iteration.
879         nodes = nodes_searched();
880
881         // Reset beta cut-off counters
882         BetaCounter.clear();
883
884         // Pick the next root move, and print the move and the move number to
885         // the standard output.
886         move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
887         if (current_search_time() >= 1000)
888             std::cout << "info currmove " << move
889                       << " currmovenumber " << i + 1 << std::endl;
890
891         // Decide search depth for this move
892         bool moveIsCapture = pos.move_is_capture(move);
893         bool dangerous;
894         ext = extension(pos, move, true, moveIsCapture, pos.move_is_check(move), false, false, &dangerous);
895         newDepth = (Iteration - 2) * OnePly + ext + InitialDepth;
896
897         // Make the move, and search it
898         pos.do_move(move, st, dcCandidates);
899
900         if (i < MultiPV)
901         {
902             // Aspiration window is disabled in multi-pv case
903             if (MultiPV > 1)
904                 alpha = -VALUE_INFINITE;
905
906             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
907             // If the value has dropped a lot compared to the last iteration,
908             // set the boolean variable Problem to true. This variable is used
909             // for time managment: When Problem is true, we try to complete the
910             // current iteration before playing a move.
911             Problem = (Iteration >= 2 && value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin);
912
913             if (Problem && StopOnPonderhit)
914                 StopOnPonderhit = false;
915         }
916         else
917         {
918             if (   newDepth >= 3*OnePly
919                 && i >= MultiPV + LMRPVMoves - 2 // Remove -2 and decrease LMRPVMoves instead ?
920                 && !dangerous
921                 && !moveIsCapture
922                 && !move_is_promotion(move)
923                 && !move_is_castle(move))
924             {
925                 ss[0].reduction = OnePly;
926                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-OnePly, 1, true, 0);
927             } else
928                 value = alpha + 1; // Just to trigger next condition
929
930             if (value > alpha)
931             {
932                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
933                 if (value > alpha)
934                 {
935                     // Fail high! Set the boolean variable FailHigh to true, and
936                     // re-search the move with a big window. The variable FailHigh is
937                     // used for time managment: We try to avoid aborting the search
938                     // prematurely during a fail high research.
939                     FailHigh = true;
940                     value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
941                 }
942             }
943         }
944
945         pos.undo_move(move);
946
947         // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
948         // was aborted because the user interrupted the search or because we
949         // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
950         // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
951         // move and/or PV.
952         if (AbortSearch)
953             break;
954
955         // Remember the node count for this move. The node counts are used to
956         // sort the root moves at the next iteration.
957         rml.set_move_nodes(i, nodes_searched() - nodes);
958
959         // Remember the beta-cutoff statistics
960         int64_t our, their;
961         BetaCounter.read(pos.side_to_move(), our, their);
962         rml.set_beta_counters(i, our, their);
963
964         assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
965
966         if (value <= alpha && i >= MultiPV)
967             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
968         else
969         {
970             // PV move or new best move!
971
972             // Update PV
973             rml.set_move_score(i, value);
974             update_pv(ss, 0);
975             TT.extract_pv(pos, ss[0].pv);
976             rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
977
978             if (MultiPV == 1)
979             {
980                 // We record how often the best move has been changed in each
981                 // iteration. This information is used for time managment: When
982                 // the best move changes frequently, we allocate some more time.
983                 if (i > 0)
984                     BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
985
986                 // Print search information to the standard output
987                 std::cout << "info depth " << Iteration
988                           << " score " << value_to_string(value)
989                           << ((value >= beta)?
990                               " lowerbound" : ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
991                           << " time " << current_search_time()
992                           << " nodes " << nodes_searched()
993                           << " nps " << nps()
994                           << " pv ";
995
996                 for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
997                     std::cout << ss[0].pv[j] << " ";
998
999                 std::cout << std::endl;
1000
1001                 if (UseLogFile)
1002                     LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration, nodes_searched(), value, ss[0].pv)
1003                             << std::endl;
1004
1005                 if (value > alpha)
1006                     alpha = value;
1007
1008                 // Reset the global variable Problem to false if the value isn't too
1009                 // far below the final value from the last iteration.
1010                 if (value > IterationInfo[Iteration - 1].value - NoProblemMargin)
1011                     Problem = false;
1012             }
1013             else // MultiPV > 1
1014             {
1015                 rml.sort_multipv(i);
1016                 for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
1017                 {
1018                     int k;
1019                     std::cout << "info multipv " << j + 1
1020                               << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
1021                               << " depth " << ((j <= i)? Iteration : Iteration - 1)
1022                               << " time " << current_search_time()
1023                               << " nodes " << nodes_searched()
1024                               << " nps " << nps()
1025                               << " pv ";
1026
1027                     for (k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
1028                         std::cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1029
1030                     std::cout << std::endl;
1031                 }
1032                 alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV-1));
1033             }
1034         } // New best move case
1035
1036         assert(alpha >= oldAlpha);
1037
1038         FailLow = (alpha == oldAlpha);
1039     }
1040     return alpha;
1041   }
1042
1043
1044   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1045
1046   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1047                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1048
1049     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1050     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1051     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1052     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1053
1054     if (depth < OnePly)
1055         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1056
1057     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1058     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1059     init_node(pos, ss, ply, threadID);
1060
1061     // After init_node() that calls poll()
1062     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1063         return Value(0);
1064
1065     if (pos.is_draw())
1066         return VALUE_DRAW;
1067
1068     EvalInfo ei;
1069
1070     if (ply >= PLY_MAX - 1)
1071         return evaluate(pos, ei, threadID);
1072
1073     // Mate distance pruning
1074     Value oldAlpha = alpha;
1075     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1076     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1077     if (alpha >= beta)
1078         return alpha;
1079
1080     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1081     // pruning, but only for move ordering.
1082     const TTEntry* tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1083     Move ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1084
1085     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1086     if (UseIIDAtPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 5*OnePly)
1087     {
1088         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1089         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1090     }
1091
1092     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1093     // to search all moves
1094     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1095
1096     Move move, movesSearched[256];
1097     int moveCount = 0;
1098     Value value, bestValue = -VALUE_INFINITE;
1099     Bitboard dcCandidates = mp.discovered_check_candidates();
1100     Color us = pos.side_to_move();
1101     bool isCheck = pos.is_check();
1102     bool mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(us));
1103
1104     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
1105     // occurs.
1106     while (   alpha < beta
1107            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1108            && !thread_should_stop(threadID))
1109     {
1110       assert(move_is_ok(move));
1111
1112       bool singleReply = (isCheck && mp.number_of_moves() == 1);
1113       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, dcCandidates);
1114       bool moveIsCapture = pos.move_is_capture(move);
1115
1116       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1117
1118       // Decide the new search depth
1119       bool dangerous;
1120       Depth ext = extension(pos, move, true, moveIsCapture, moveIsCheck, singleReply, mateThreat, &dangerous);
1121       Depth newDepth = depth - OnePly + ext;
1122
1123       // Make and search the move
1124       StateInfo st;
1125       pos.do_move(move, st, dcCandidates);
1126
1127       if (moveCount == 1) // The first move in list is the PV
1128           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1129       else
1130       {
1131         // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1132         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1133         if (    depth >= 3*OnePly
1134             &&  moveCount >= LMRPVMoves
1135             && !dangerous
1136             && !moveIsCapture
1137             && !move_is_promotion(move)
1138             && !move_is_castle(move)
1139             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1140         {
1141             ss[ply].reduction = OnePly;
1142             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-OnePly, ply+1, true, threadID);
1143         }
1144         else
1145             value = alpha + 1; // Just to trigger next condition
1146
1147         if (value > alpha) // Go with full depth non-pv search
1148         {
1149             ss[ply].reduction = Depth(0);
1150             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1151             if (value > alpha && value < beta)
1152             {
1153                 // When the search fails high at ply 1 while searching the first
1154                 // move at the root, set the flag failHighPly1. This is used for
1155                 // time managment:  We don't want to stop the search early in
1156                 // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
1157                 // result in a big drop in score at the root.
1158                 if (ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
1159                     Threads[threadID].failHighPly1 = true;
1160
1161                 // A fail high occurred. Re-search at full window (pv search)
1162                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1163                 Threads[threadID].failHighPly1 = false;
1164           }
1165         }
1166       }
1167       pos.undo_move(move);
1168
1169       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1170
1171       // New best move?
1172       if (value > bestValue)
1173       {
1174           bestValue = value;
1175           if (value > alpha)
1176           {
1177               alpha = value;
1178               update_pv(ss, ply);
1179               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1180                   ss[ply].mateKiller = move;
1181           }
1182           // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
1183           // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
1184           // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
1185           if (   ply == 1
1186               && Iteration >= 2
1187               && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
1188               Problem = true;
1189       }
1190
1191       // Split?
1192       if (   ActiveThreads > 1
1193           && bestValue < beta
1194           && depth >= MinimumSplitDepth
1195           && Iteration <= 99
1196           && idle_thread_exists(threadID)
1197           && !AbortSearch
1198           && !thread_should_stop(threadID)
1199           && split(pos, ss, ply, &alpha, &beta, &bestValue, depth,
1200                    &moveCount, &mp, dcCandidates, threadID, true))
1201           break;
1202     }
1203
1204     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1205     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1206     if (moveCount == 0)
1207         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1208
1209     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1210     // history counters, and killer moves.
1211     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1212         return bestValue;
1213
1214     if (bestValue <= oldAlpha)
1215         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1216
1217     else if (bestValue >= beta)
1218     {
1219         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1220         Move m = ss[ply].pv[ply];
1221         if (ok_to_history(pos, m)) // Only non capture moves are considered
1222         {
1223             update_history(pos, m, depth, movesSearched, moveCount);
1224             update_killers(m, ss[ply]);
1225         }
1226         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, m);
1227     }
1228     else
1229         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1230
1231     return bestValue;
1232   }
1233
1234
1235   // search() is the search function for zero-width nodes.
1236
1237   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1238                int ply, bool allowNullmove, int threadID) {
1239
1240     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1241     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1242     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1243
1244     if (depth < OnePly)
1245         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1246
1247     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1248     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1249     init_node(pos, ss, ply, threadID);
1250
1251     // After init_node() that calls poll()
1252     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1253         return Value(0);
1254
1255     if (pos.is_draw())
1256         return VALUE_DRAW;
1257
1258     EvalInfo ei;
1259
1260     if (ply >= PLY_MAX - 1)
1261         return evaluate(pos, ei, threadID);
1262
1263     // Mate distance pruning
1264     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1265         return beta;
1266
1267     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1268         return beta - 1;
1269
1270     // Transposition table lookup
1271     const TTEntry* tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1272     Move ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1273
1274     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1275     {
1276         ss[ply].currentMove = ttMove; // can be MOVE_NONE
1277         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1278     }
1279
1280     Value approximateEval = quick_evaluate(pos);
1281     bool mateThreat = false;
1282     bool isCheck = pos.is_check();
1283
1284     bool useNullMove = (    allowNullmove
1285                         &&  depth > OnePly
1286                         && !isCheck
1287                         && !value_is_mate(beta)
1288                         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1289                         &&  approximateEval >= beta - NullMoveMargin);
1290
1291     // Null move search
1292     if (useNullMove)
1293     {
1294         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1295
1296         StateInfo st;
1297         pos.do_null_move(st);
1298         int R = (depth >= 5 * OnePly ? 4 : 3); // Null move dynamic reduction
1299
1300         Value nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1301
1302         pos.undo_null_move();
1303
1304         if (nullValue >= beta)
1305         {
1306             if (depth < 6 * OnePly)
1307                 return beta;
1308
1309             // Do zugzwang verification search
1310             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1311             if (v >= beta)
1312                 return beta;
1313         } else {
1314             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1315             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1316             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1317             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1318             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1319             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1320             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1321                 mateThreat = true;
1322
1323             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1324             if (   depth < ThreatDepth
1325                 && ss[ply - 1].reduction
1326                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1327                 return beta - 1;
1328         }
1329     }
1330     // Null move search not allowed, try razoring
1331     if (    !useNullMove
1332          && !value_is_mate(beta)
1333          && depth < RazorDepth
1334          && approximateEval < beta - RazorApprMargins[int(depth) - 2]
1335          && ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1336          && ttMove == MOVE_NONE
1337          && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1338     {
1339         Value v = qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1340         if (v < beta - RazorMargins[int(depth) - 2])
1341           return v;
1342     }
1343
1344     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1345     if (UseIIDAtNonPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 8*OnePly &&
1346         evaluate(pos, ei, threadID) >= beta - IIDMargin)
1347     {
1348         search(pos, ss, beta, Min(depth/2, depth-2*OnePly), ply, false, threadID);
1349         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1350     }
1351
1352     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1353     // to search all moves.
1354     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1355
1356     Move move, movesSearched[256];
1357     int moveCount = 0;
1358     Value value, bestValue = -VALUE_INFINITE;
1359     Bitboard dcCandidates = mp.discovered_check_candidates();
1360     Value futilityValue = VALUE_NONE;
1361     bool useFutilityPruning =   depth < SelectiveDepth
1362                              && !isCheck;
1363
1364     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
1365     // occurs.
1366     while (   bestValue < beta
1367            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1368            && !thread_should_stop(threadID))
1369     {
1370       assert(move_is_ok(move));
1371
1372       bool singleReply = (isCheck && mp.number_of_moves() == 1);
1373       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, dcCandidates);
1374       bool moveIsCapture = pos.move_is_capture(move);
1375
1376       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1377
1378       // Decide the new search depth
1379       bool dangerous;
1380       Depth ext = extension(pos, move, false, moveIsCapture, moveIsCheck, singleReply, mateThreat, &dangerous);
1381       Depth newDepth = depth - OnePly + ext;
1382
1383       // Futility pruning
1384       if (    useFutilityPruning
1385           && !dangerous
1386           && !moveIsCapture
1387           && !move_is_promotion(move))
1388       {
1389           // History pruning. See ok_to_prune() definition
1390           if (   moveCount >= 2 + int(depth)
1391               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove, depth))
1392               continue;
1393
1394           // Value based pruning
1395           if (approximateEval < beta)
1396           {
1397               if (futilityValue == VALUE_NONE)
1398                   futilityValue =  evaluate(pos, ei, threadID)
1399                                  + FutilityMargins[int(depth) - 2];
1400
1401               if (futilityValue < beta)
1402               {
1403                   if (futilityValue > bestValue)
1404                       bestValue = futilityValue;
1405                   continue;
1406               }
1407           }
1408       }
1409
1410       // Make and search the move
1411       StateInfo st;
1412       pos.do_move(move, st, dcCandidates);
1413
1414       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1415       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1416       if (    depth >= 3*OnePly
1417           &&  moveCount >= LMRNonPVMoves
1418           && !dangerous
1419           && !moveIsCapture
1420           && !move_is_promotion(move)
1421           && !move_is_castle(move)
1422           && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1423       {
1424           ss[ply].reduction = OnePly;
1425           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-OnePly, ply+1, true, threadID);
1426       }
1427       else
1428         value = beta; // Just to trigger next condition
1429
1430       if (value >= beta) // Go with full depth non-pv search
1431       {
1432           ss[ply].reduction = Depth(0);
1433           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1434       }
1435       pos.undo_move(move);
1436
1437       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1438
1439       // New best move?
1440       if (value > bestValue)
1441       {
1442         bestValue = value;
1443         if (value >= beta)
1444             update_pv(ss, ply);
1445
1446         if (value == value_mate_in(ply + 1))
1447             ss[ply].mateKiller = move;
1448       }
1449
1450       // Split?
1451       if (   ActiveThreads > 1
1452           && bestValue < beta
1453           && depth >= MinimumSplitDepth
1454           && Iteration <= 99
1455           && idle_thread_exists(threadID)
1456           && !AbortSearch
1457           && !thread_should_stop(threadID)
1458           && split(pos, ss, ply, &beta, &beta, &bestValue, depth, &moveCount,
1459                    &mp, dcCandidates, threadID, false))
1460         break;
1461     }
1462
1463     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1464     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1465     if (moveCount == 0)
1466         return (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1467
1468     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1469     // history counters, and killer moves.
1470     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1471         return bestValue;
1472
1473     if (bestValue < beta)
1474         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1475     else
1476     {
1477         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1478         Move m = ss[ply].pv[ply];
1479         if (ok_to_history(pos, m)) // Only non capture moves are considered
1480         {
1481             update_history(pos, m, depth, movesSearched, moveCount);
1482             update_killers(m, ss[ply]);
1483         }
1484         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, m);
1485     }
1486
1487     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1488
1489     return bestValue;
1490   }
1491
1492
1493   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1494   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1495   // less than OnePly).
1496
1497   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1498                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1499
1500     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1501     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1502     assert(depth <= 0);
1503     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1504     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1505
1506     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1507     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1508     init_node(pos, ss, ply, threadID);
1509
1510     // After init_node() that calls poll()
1511     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1512         return Value(0);
1513
1514     if (pos.is_draw())
1515         return VALUE_DRAW;
1516
1517     // Transposition table lookup, only when not in PV
1518     TTEntry* tte = NULL;
1519     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1520     if (!pvNode)
1521     {
1522         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1523         if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1524         {
1525             assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1526
1527             return value_from_tt(tte->value(), ply);
1528         }
1529     }
1530     Move ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1531
1532     // Evaluate the position statically
1533     EvalInfo ei;
1534     Value staticValue;
1535     bool isCheck = pos.is_check();
1536     ei.futilityMargin = Value(0); // Manually initialize futilityMargin
1537
1538     if (isCheck)
1539         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1540
1541     else if (tte && tte->type() == VALUE_TYPE_EVAL)
1542     {
1543         // Use the cached evaluation score if possible
1544         assert(ei.futilityMargin == Value(0));
1545
1546         staticValue = tte->value();
1547     }
1548     else
1549         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1550
1551     if (ply == PLY_MAX - 1)
1552         return evaluate(pos, ei, threadID);
1553
1554     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1555     // at least beta.
1556     Value bestValue = staticValue;
1557
1558     if (bestValue >= beta)
1559     {
1560         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1561         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin == 0)
1562             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EVAL, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1563
1564         return bestValue;
1565     }
1566
1567     if (bestValue > alpha)
1568         alpha = bestValue;
1569
1570     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1571     // to search the moves.  Because the depth is <= 0 here, only captures,
1572     // queen promotions and checks (only if depth == 0) will be generated.
1573     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H);
1574     Move move;
1575     int moveCount = 0;
1576     Bitboard dcCandidates = mp.discovered_check_candidates();
1577     Color us = pos.side_to_move();
1578     bool enoughMaterial = pos.non_pawn_material(us) > RookValueMidgame;
1579
1580     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1581     // occurs.
1582     while (   alpha < beta
1583            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1584     {
1585       assert(move_is_ok(move));
1586
1587       moveCount++;
1588       ss[ply].currentMove = move;
1589
1590       // Futility pruning
1591       if (   enoughMaterial
1592           && !isCheck
1593           && !pvNode
1594           && !move_is_promotion(move)
1595           && !pos.move_is_check(move, dcCandidates)
1596           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1597       {
1598           Value futilityValue = staticValue
1599                               + Max(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(move)),
1600                                     pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move)))
1601                               + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0))
1602                               + FutilityMarginQS
1603                               + ei.futilityMargin;
1604
1605           if (futilityValue < alpha)
1606           {
1607               if (futilityValue > bestValue)
1608                   bestValue = futilityValue;
1609               continue;
1610           }
1611       }
1612
1613       // Don't search captures and checks with negative SEE values
1614       if (   !isCheck
1615           && !move_is_promotion(move)
1616           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1617           continue;
1618
1619       // Make and search the move.
1620       StateInfo st;
1621       pos.do_move(move, st, dcCandidates);
1622       Value value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1623       pos.undo_move(move);
1624
1625       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1626
1627       // New best move?
1628       if (value > bestValue)
1629       {
1630           bestValue = value;
1631           if (value > alpha)
1632           {
1633               alpha = value;
1634               update_pv(ss, ply);
1635           }
1636        }
1637     }
1638
1639     // All legal moves have been searched.  A special case: If we're in check
1640     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1641     if (pos.is_check() && moveCount == 0) // Mate!
1642         return value_mated_in(ply);
1643
1644     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1645
1646     // Update transposition table
1647     Move m = ss[ply].pv[ply];
1648     if (!pvNode)
1649     {
1650         Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1651         if (bestValue < beta)
1652             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, d, MOVE_NONE);
1653         else
1654             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, m);
1655     }
1656
1657     // Update killers only for good check moves
1658     if (alpha >= beta && ok_to_history(pos, m)) // Only non capture moves are considered
1659         update_killers(m, ss[ply]);
1660
1661     return bestValue;
1662   }
1663
1664
1665   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1666   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1667   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1668   // table, done a null move search, and searched the first move before
1669   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1670   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1671   // care of after we return from the split point.
1672
1673   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1674
1675     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1676     assert(ActiveThreads > 1);
1677
1678     Position pos = Position(sp->pos);
1679     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1680     Value value;
1681     Move move;
1682     bool isCheck = pos.is_check();
1683     bool useFutilityPruning =     sp->depth < SelectiveDepth
1684                               && !isCheck;
1685
1686     while (    sp->bestValue < sp->beta
1687            && !thread_should_stop(threadID)
1688            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
1689     {
1690       assert(move_is_ok(move));
1691
1692       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, sp->dcCandidates);
1693       bool moveIsCapture = pos.move_is_capture(move);
1694
1695       lock_grab(&(sp->lock));
1696       int moveCount = ++sp->moves;
1697       lock_release(&(sp->lock));
1698
1699       ss[sp->ply].currentMove = move;
1700
1701       // Decide the new search depth.
1702       bool dangerous;
1703       Depth ext = extension(pos, move, false, moveIsCapture, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1704       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1705
1706       // Prune?
1707       if (    useFutilityPruning
1708           && !dangerous
1709           && !moveIsCapture
1710           && !move_is_promotion(move)
1711           &&  moveCount >= 2 + int(sp->depth)
1712           &&  ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove, sp->depth))
1713         continue;
1714
1715       // Make and search the move.
1716       StateInfo st;
1717       pos.do_move(move, st, sp->dcCandidates);
1718
1719       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1720       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1721       if (   !dangerous
1722           &&  moveCount >= LMRNonPVMoves
1723           && !moveIsCapture
1724           && !move_is_promotion(move)
1725           && !move_is_castle(move)
1726           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1727       {
1728           ss[sp->ply].reduction = OnePly;
1729           value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth - OnePly, sp->ply+1, true, threadID);
1730       }
1731       else
1732           value = sp->beta; // Just to trigger next condition
1733
1734       if (value >= sp->beta) // Go with full depth non-pv search
1735       {
1736           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1737           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1738       }
1739       pos.undo_move(move);
1740
1741       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1742
1743       if (thread_should_stop(threadID))
1744           break;
1745
1746       // New best move?
1747       lock_grab(&(sp->lock));
1748       if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
1749       {
1750           sp->bestValue = value;
1751           if (sp->bestValue >= sp->beta)
1752           {
1753               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1754               for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1755                   if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
1756                       Threads[i].stop = true;
1757
1758               sp->finished = true;
1759         }
1760       }
1761       lock_release(&(sp->lock));
1762     }
1763
1764     lock_grab(&(sp->lock));
1765
1766     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
1767     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
1768     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
1769         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1770             if (sp->slaves[i])
1771                 Threads[i].stop = true;
1772
1773     sp->cpus--;
1774     sp->slaves[threadID] = 0;
1775
1776     lock_release(&(sp->lock));
1777   }
1778
1779
1780   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1781   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1782   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1783   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1784   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1785   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
1786   // after we return from the split point.
1787
1788   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
1789
1790     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1791     assert(ActiveThreads > 1);
1792
1793     Position pos = Position(sp->pos);
1794     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1795     Value value;
1796     Move move;
1797
1798     while (    sp->alpha < sp->beta
1799            && !thread_should_stop(threadID)
1800            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
1801     {
1802       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, sp->dcCandidates);
1803       bool moveIsCapture = pos.move_is_capture(move);
1804
1805       assert(move_is_ok(move));
1806
1807       lock_grab(&(sp->lock));
1808       int moveCount = ++sp->moves;
1809       lock_release(&(sp->lock));
1810
1811       ss[sp->ply].currentMove = move;
1812
1813       // Decide the new search depth.
1814       bool dangerous;
1815       Depth ext = extension(pos, move, true, moveIsCapture, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1816       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1817
1818       // Make and search the move.
1819       StateInfo st;
1820       pos.do_move(move, st, sp->dcCandidates);
1821
1822       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1823       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1824       if (   !dangerous
1825           &&  moveCount >= LMRPVMoves
1826           && !moveIsCapture
1827           && !move_is_promotion(move)
1828           && !move_is_castle(move)
1829           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1830       {
1831           ss[sp->ply].reduction = OnePly;
1832           value = -search(pos, ss, -sp->alpha, newDepth - OnePly, sp->ply+1, true, threadID);
1833       }
1834       else
1835           value = sp->alpha + 1; // Just to trigger next condition
1836
1837       if (value > sp->alpha) // Go with full depth non-pv search
1838       {
1839           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1840           value = -search(pos, ss, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1841
1842           if (value > sp->alpha && value < sp->beta)
1843           {
1844               // When the search fails high at ply 1 while searching the first
1845               // move at the root, set the flag failHighPly1.  This is used for
1846               // time managment: We don't want to stop the search early in
1847               // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
1848               // result in a big drop in score at the root.
1849               if (sp->ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
1850                   Threads[threadID].failHighPly1 = true;
1851
1852               value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
1853               Threads[threadID].failHighPly1 = false;
1854         }
1855       }
1856       pos.undo_move(move);
1857
1858       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1859
1860       if (thread_should_stop(threadID))
1861           break;
1862
1863       // New best move?
1864       lock_grab(&(sp->lock));
1865       if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
1866       {
1867           sp->bestValue = value;
1868           if (value > sp->alpha)
1869           {
1870               sp->alpha = value;
1871               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1872               if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
1873                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
1874
1875               if (value >= sp->beta)
1876               {
1877                   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1878                       if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
1879                           Threads[i].stop = true;
1880
1881                   sp->finished = true;
1882               }
1883         }
1884         // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
1885         // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
1886         // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
1887         if (   sp->ply == 1
1888             && Iteration >= 2
1889             && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
1890             Problem = true;
1891       }
1892       lock_release(&(sp->lock));
1893     }
1894
1895     lock_grab(&(sp->lock));
1896
1897     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
1898     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
1899     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
1900         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1901             if (sp->slaves[i])
1902                 Threads[i].stop = true;
1903
1904     sp->cpus--;
1905     sp->slaves[threadID] = 0;
1906
1907     lock_release(&(sp->lock));
1908   }
1909
1910   /// The BetaCounterType class
1911
1912   BetaCounterType::BetaCounterType() { clear(); }
1913
1914   void BetaCounterType::clear() {
1915
1916     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
1917         Threads[i].betaCutOffs[WHITE] = Threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
1918   }
1919
1920   void BetaCounterType::add(Color us, Depth d, int threadID) {
1921
1922     // Weighted count based on depth
1923     Threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d);
1924   }
1925
1926   void BetaCounterType::read(Color us, int64_t& our, int64_t& their) {
1927
1928     our = their = 0UL;
1929     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
1930     {
1931         our += Threads[i].betaCutOffs[us];
1932         their += Threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
1933     }
1934   }
1935
1936
1937   /// The RootMove class
1938
1939   // Constructor
1940
1941   RootMove::RootMove() {
1942     nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL;
1943   }
1944
1945   // RootMove::operator<() is the comparison function used when
1946   // sorting the moves.  A move m1 is considered to be better
1947   // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
1948   // have equal score but m1 has the higher node count.
1949
1950   bool RootMove::operator<(const RootMove& m) {
1951
1952     if (score != m.score)
1953         return (score < m.score);
1954
1955     return theirBeta <= m.theirBeta;
1956   }
1957
1958   /// The RootMoveList class
1959
1960   // Constructor
1961
1962   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
1963
1964     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
1965     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
1966
1967     // Generate all legal moves
1968     int lm_count = generate_legal_moves(pos, mlist);
1969
1970     // Add each move to the moves[] array
1971     for (int i = 0; i < lm_count; i++)
1972     {
1973         bool includeMove = includeAllMoves;
1974
1975         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
1976             includeMove = (searchMoves[k] == mlist[i].move);
1977
1978         if (!includeMove)
1979             continue;
1980
1981         // Find a quick score for the move
1982         StateInfo st;
1983         SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
1984
1985         moves[count].move = mlist[i].move;
1986         pos.do_move(moves[count].move, st);
1987         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
1988         pos.undo_move(moves[count].move);
1989         moves[count].pv[0] = moves[count].move;
1990         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE; // FIXME
1991         count++;
1992     }
1993     sort();
1994   }
1995
1996
1997   // Simple accessor methods for the RootMoveList class
1998
1999   inline Move RootMoveList::get_move(int moveNum) const {
2000     return moves[moveNum].move;
2001   }
2002
2003   inline Value RootMoveList::get_move_score(int moveNum) const {
2004     return moves[moveNum].score;
2005   }
2006
2007   inline void RootMoveList::set_move_score(int moveNum, Value score) {
2008     moves[moveNum].score = score;
2009   }
2010
2011   inline void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2012     moves[moveNum].nodes = nodes;
2013     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2014   }
2015
2016   inline void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2017     moves[moveNum].ourBeta = our;
2018     moves[moveNum].theirBeta = their;
2019   }
2020
2021   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2022     int j;
2023     for(j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2024       moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2025     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2026   }
2027
2028   inline Move RootMoveList::get_move_pv(int moveNum, int i) const {
2029     return moves[moveNum].pv[i];
2030   }
2031
2032   inline int64_t RootMoveList::get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const {
2033     return moves[moveNum].cumulativeNodes;
2034   }
2035
2036   inline int RootMoveList::move_count() const {
2037     return count;
2038   }
2039
2040
2041   // RootMoveList::scan_for_easy_move() is called at the end of the first
2042   // iteration, and is used to detect an "easy move", i.e. a move which appears
2043   // to be much bester than all the rest.  If an easy move is found, the move
2044   // is returned, otherwise the function returns MOVE_NONE.  It is very
2045   // important that this function is called at the right moment:  The code
2046   // assumes that the first iteration has been completed and the moves have
2047   // been sorted. This is done in RootMoveList c'tor.
2048
2049   Move RootMoveList::scan_for_easy_move() const {
2050
2051     assert(count);
2052
2053     if (count == 1)
2054         return get_move(0);
2055
2056     // moves are sorted so just consider the best and the second one
2057     if (get_move_score(0) > get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
2058         return get_move(0);
2059
2060     return MOVE_NONE;
2061   }
2062
2063   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2064   // iteration.
2065
2066   inline void RootMoveList::sort() {
2067
2068     sort_multipv(count - 1); // all items
2069   }
2070
2071
2072   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2073   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2074   // correctly in MultiPV mode.
2075
2076   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2077
2078     for (int i = 1; i <= n; i++)
2079     {
2080       RootMove rm = moves[i];
2081       int j;
2082       for (j = i; j > 0 && moves[j-1] < rm; j--)
2083           moves[j] = moves[j-1];
2084       moves[j] = rm;
2085     }
2086   }
2087
2088
2089   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2090   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the search
2091   // stack object corresponding to the current node.  Once every
2092   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2093   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2094
2095   void init_node(const Position& pos, SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2096
2097     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2098     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2099
2100     if (Slowdown && Iteration >= 3)
2101       slowdown(pos);
2102
2103     Threads[threadID].nodes++;
2104
2105     if (threadID == 0)
2106     {
2107         NodesSincePoll++;
2108         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
2109         {
2110             poll();
2111             NodesSincePoll = 0;
2112         }
2113     }
2114     ss[ply].init(ply);
2115     ss[ply+2].initKillers();
2116
2117     if (Threads[threadID].printCurrentLine)
2118         print_current_line(ss, ply, threadID);
2119   }
2120
2121
2122   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.  It
2123   // updates the PV in the SearchStack object corresponding to the current
2124   // node.
2125
2126   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2127     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2128
2129     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2130     int p;
2131     for(p = ply + 1; ss[ply+1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2132       ss[ply].pv[p] = ss[ply+1].pv[p];
2133     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2134   }
2135
2136
2137   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points.  The
2138   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2139   // the PV at the parent node.
2140
2141   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
2142     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2143
2144     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2145     int p;
2146     for(p = ply + 1; ss[ply+1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2147       ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply+1].pv[p];
2148     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2149   }
2150
2151
2152   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2153   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2154   // if the moving piece is the same in both moves).  The first move is
2155   // assumed to be the move that was made to reach the current position, while
2156   // the second move is assumed to be a move from the current position.
2157
2158   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
2159     Square f1, t1, f2, t2;
2160
2161     assert(move_is_ok(m1));
2162     assert(move_is_ok(m2));
2163
2164     if (m2 == MOVE_NONE)
2165         return false;
2166
2167     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
2168     f2 = move_from(m2);
2169     t1 = move_to(m1);
2170     if (f2 == t1)
2171         return true;
2172
2173     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
2174     t2 = move_to(m2);
2175     f1 = move_from(m1);
2176     if (t2 == f1)
2177         return true;
2178
2179     // Case 3: Moving through the vacated square
2180     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
2181         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2182       return true;
2183
2184     // Case 4: The destination square for m2 is attacked by the moving piece in m1
2185     if (pos.piece_attacks_square(pos.piece_on(t1), t1, t2))
2186         return true;
2187
2188     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
2189     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(t1))
2190         && bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
2191         && !bit_is_set(squares_between(t2, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
2192     {
2193         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
2194         Color us = pos.side_to_move();
2195         Square ksq = pos.king_square(us);
2196         clear_bit(&occ, f2);
2197         if (pos.type_of_piece_on(t1) == BISHOP)
2198         {
2199             if (bit_is_set(bishop_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2200                 return true;
2201         }
2202         else if (pos.type_of_piece_on(t1) == ROOK)
2203         {
2204             if (bit_is_set(rook_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2205                 return true;
2206         }
2207         else
2208         {
2209             assert(pos.type_of_piece_on(t1) == QUEEN);
2210             if (bit_is_set(queen_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2211                 return true;
2212         }
2213     }
2214     return false;
2215   }
2216
2217
2218   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2219   // eventually compensated for the ply.
2220
2221   bool value_is_mate(Value value) {
2222
2223     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2224
2225     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2226           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2227   }
2228
2229
2230   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2231   // killer moves of that ply.
2232
2233   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2234
2235       const Move* k = ss.killers;
2236       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2237           if (*k == m)
2238               return true;
2239
2240       return false;
2241   }
2242
2243
2244   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2245   // or with extended depth.  Certain classes of moves (checking moves, in
2246   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2247   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2248   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2249   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2250
2251   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool capture, bool check,
2252                   bool singleReply, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2253
2254     assert(m != MOVE_NONE);
2255
2256     Depth result = Depth(0);
2257     *dangerous = check | singleReply | mateThreat;
2258
2259     if (*dangerous)
2260     {
2261         if (check)
2262             result += CheckExtension[pvNode];
2263
2264         if (singleReply)
2265             result += SingleReplyExtension[pvNode];
2266
2267         if (mateThreat)
2268             result += MateThreatExtension[pvNode];
2269     }
2270
2271     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2272     {
2273         Color c = pos.side_to_move();
2274         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2275         {
2276             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2277             *dangerous = true;
2278         }
2279         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2280         {
2281             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2282             *dangerous = true;
2283         }
2284     }
2285
2286     if (   capture
2287         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2288         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2289             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2290         && !move_is_promotion(m)
2291         && !move_is_ep(m))
2292     {
2293         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2294         *dangerous = true;
2295     }
2296
2297     if (   pvNode
2298         && capture
2299         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2300         && pos.see_sign(m) >= 0)
2301     {
2302         result += OnePly/2;
2303         *dangerous = true;
2304     }
2305
2306     return Min(result, OnePly);
2307   }
2308
2309
2310   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2311   // doing a 'null move' should be allowed.  In order to avoid zugzwang
2312   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2313   // little material left.  Currently, the test is a bit too simple:  Null
2314   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.  It's
2315   // probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2316   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2317
2318   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2319
2320     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2321   }
2322
2323
2324   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move.  Only
2325   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2326   // candidates for pruning.
2327
2328   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat, Depth d) {
2329
2330     assert(move_is_ok(m));
2331     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2332     assert(!move_is_promotion(m));
2333     assert(!pos.move_is_check(m));
2334     assert(!pos.move_is_capture(m));
2335     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2336     assert(d >= OnePly);
2337
2338     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2339
2340     mfrom = move_from(m);
2341     mto = move_to(m);
2342     tfrom = move_from(threat);
2343     tto = move_to(threat);
2344
2345     // Case 1: Castling moves are never pruned
2346     if (move_is_castle(m))
2347         return false;
2348
2349     // Case 2: Don't prune moves which move the threatened piece
2350     if (!PruneEscapeMoves && threat != MOVE_NONE && mfrom == tto)
2351         return false;
2352
2353     // Case 3: If the threatened piece has value less than or equal to the
2354     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2355     if (   !PruneDefendingMoves
2356         && threat != MOVE_NONE
2357         && pos.move_is_capture(threat)
2358         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2359             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2360         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2361         return false;
2362
2363     // Case 4: Don't prune moves with good history
2364     if (!H.ok_to_prune(pos.piece_on(mfrom), mto, d))
2365         return false;
2366
2367     // Case 5: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2368     // prune safe moves which block its ray.
2369     if (  !PruneBlockingMoves
2370         && threat != MOVE_NONE
2371         && piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2372         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2373         && pos.see_sign(m) >= 0)
2374         return false;
2375
2376     return true;
2377   }
2378
2379
2380   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2381   // can be used at a given point in search.
2382
2383   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2384
2385     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2386
2387     return   (   tte->depth() >= depth
2388               || v >= Max(value_mate_in(100), beta)
2389               || v < Min(value_mated_in(100), beta))
2390
2391           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2392               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2393   }
2394
2395
2396   // ok_to_history() returns true if a move m can be stored
2397   // in history. Should be a non capturing move nor a promotion.
2398
2399   bool ok_to_history(const Position& pos, Move m) {
2400
2401     return !pos.move_is_capture(m) && !move_is_promotion(m);
2402   }
2403
2404
2405   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2406   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2407
2408   void update_history(const Position& pos, Move m, Depth depth,
2409                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2410
2411     H.success(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2412
2413     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2414     {
2415         assert(m != movesSearched[i]);
2416         if (ok_to_history(pos, movesSearched[i]))
2417             H.failure(pos.piece_on(move_from(movesSearched[i])), move_to(movesSearched[i]));
2418     }
2419   }
2420
2421
2422   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2423   // among the killer moves of that ply.
2424
2425   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2426
2427     if (m == ss.killers[0])
2428         return;
2429
2430     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2431         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2432
2433     ss.killers[0] = m;
2434   }
2435
2436
2437   // slowdown() simply wastes CPU cycles doing nothing useful. It's used
2438   // in strength handicap mode.
2439
2440   void slowdown(const Position &pos) {
2441     int i, n;
2442     n = Slowdown;
2443     for (i = 0; i < n; i++)  {
2444         Square s = Square(i&63);
2445         if (count_1s(pos.attacks_to(s)) > 63)
2446             std::cout << "This can't happen, but I put this string here anyway, in order to prevent the compiler from optimizing away the useless computation." << std::endl;
2447     }
2448   }
2449
2450
2451   // fail_high_ply_1() checks if some thread is currently resolving a fail
2452   // high at ply 1 at the node below the first root node.  This information
2453   // is used for time managment.
2454
2455   bool fail_high_ply_1() {
2456
2457     for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2458         if (Threads[i].failHighPly1)
2459             return true;
2460
2461     return false;
2462   }
2463
2464
2465   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2466   // since the beginning of the current search.
2467
2468   int current_search_time() {
2469     return get_system_time() - SearchStartTime;
2470   }
2471
2472
2473   // nps() computes the current nodes/second count.
2474
2475   int nps() {
2476     int t = current_search_time();
2477     return (t > 0)? int((nodes_searched() * 1000) / t) : 0;
2478   }
2479
2480
2481   // poll() performs two different functions:  It polls for user input, and it
2482   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2483   // search.
2484
2485   void poll() {
2486
2487     static int lastInfoTime;
2488     int t = current_search_time();
2489
2490     //  Poll for input
2491     if (Bioskey())
2492     {
2493         // We are line oriented, don't read single chars
2494         std::string command;
2495         if (!std::getline(std::cin, command))
2496             command = "quit";
2497
2498         if (command == "quit")
2499         {
2500             AbortSearch = true;
2501             PonderSearch = false;
2502             Quit = true;
2503             return;
2504         }
2505         else if (command == "stop")
2506         {
2507             AbortSearch = true;
2508             PonderSearch = false;
2509         }
2510         else if (command == "ponderhit")
2511             ponderhit();
2512     }
2513     // Print search information
2514     if (t < 1000)
2515         lastInfoTime = 0;
2516
2517     else if (lastInfoTime > t)
2518         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2519         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2520         lastInfoTime = 0;
2521
2522     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2523     {
2524         lastInfoTime = t;
2525         lock_grab(&IOLock);
2526         if (dbg_show_mean)
2527             dbg_print_mean();
2528
2529         if (dbg_show_hit_rate)
2530             dbg_print_hit_rate();
2531
2532         std::cout << "info nodes " << nodes_searched() << " nps " << nps()
2533                   << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << std::endl;
2534         lock_release(&IOLock);
2535         if (ShowCurrentLine)
2536             Threads[0].printCurrentLine = true;
2537     }
2538     // Should we stop the search?
2539     if (PonderSearch)
2540         return;
2541
2542     bool overTime =     t > AbsoluteMaxSearchTime
2543                      || (RootMoveNumber == 1 && t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime && !FailLow) //FIXME: We are not checking any problem flags, BUG?
2544                      || (  !FailHigh && !FailLow && !fail_high_ply_1() && !Problem
2545                          && t > 6*(MaxSearchTime + ExtraSearchTime));
2546
2547     if (   (Iteration >= 3 && (!InfiniteSearch && overTime))
2548         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2549         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && nodes_searched() >= MaxNodes))
2550         AbortSearch = true;
2551   }
2552
2553
2554   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2555   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2556   // it correctly predicted the opponent's move.
2557
2558   void ponderhit() {
2559
2560     int t = current_search_time();
2561     PonderSearch = false;
2562     if (Iteration >= 3 &&
2563        (!InfiniteSearch && (StopOnPonderhit ||
2564                             t > AbsoluteMaxSearchTime ||
2565                             (RootMoveNumber == 1 &&
2566                              t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime && !FailLow) ||
2567                             (!FailHigh && !FailLow && !fail_high_ply_1() && !Problem &&
2568                              t > 6*(MaxSearchTime + ExtraSearchTime)))))
2569       AbortSearch = true;
2570   }
2571
2572
2573   // print_current_line() prints the current line of search for a given
2574   // thread.  Called when the UCI option UCI_ShowCurrLine is 'true'.
2575
2576   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2577
2578     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2579     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2580
2581     if (!Threads[threadID].idle)
2582     {
2583         lock_grab(&IOLock);
2584         std::cout << "info currline " << (threadID + 1);
2585         for (int p = 0; p < ply; p++)
2586             std::cout << " " << ss[p].currentMove;
2587
2588         std::cout << std::endl;
2589         lock_release(&IOLock);
2590     }
2591     Threads[threadID].printCurrentLine = false;
2592     if (threadID + 1 < ActiveThreads)
2593         Threads[threadID + 1].printCurrentLine = true;
2594   }
2595
2596
2597   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2598   // while the program is pondering.  The point is to work around a wrinkle in
2599   // the UCI protocol:  When pondering, the engine is not allowed to give a
2600   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2601   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2602   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2603
2604   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2605
2606     std::string command;
2607
2608     while (true)
2609     {
2610         if (!std::getline(std::cin, command))
2611             command = "quit";
2612
2613         if (command == "quit")
2614         {
2615             Quit = true;
2616             break;
2617         }
2618         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2619             break;
2620     }
2621   }
2622
2623
2624   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2625   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2626   // object for which the current thread is the master.
2627
2628   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp) {
2629     assert(threadID >= 0 && threadID < THREAD_MAX);
2630
2631     Threads[threadID].running = true;
2632
2633     while(true) {
2634       if(AllThreadsShouldExit && threadID != 0)
2635         break;
2636
2637       // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled instead
2638       // of wasting CPU time polling for work:
2639       while(threadID != 0 && (Idle || threadID >= ActiveThreads)) {
2640 #if !defined(_MSC_VER)
2641         pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2642         if(Idle || threadID >= ActiveThreads)
2643           pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2644         pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2645 #else
2646         WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2647 #endif
2648       }
2649
2650       // If this thread has been assigned work, launch a search
2651       if(Threads[threadID].workIsWaiting) {
2652         Threads[threadID].workIsWaiting = false;
2653         if(Threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2654           sp_search_pv(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2655         else
2656           sp_search(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2657         Threads[threadID].idle = true;
2658       }
2659
2660       // If this thread is the master of a split point and all threads have
2661       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2662       if(waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2663         return;
2664     }
2665
2666     Threads[threadID].running = false;
2667   }
2668
2669
2670   // init_split_point_stack() is called during program initialization, and
2671   // initializes all split point objects.
2672
2673   void init_split_point_stack() {
2674     for(int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2675       for(int j = 0; j < MaxActiveSplitPoints; j++) {
2676         SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2677         lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2678       }
2679   }
2680
2681
2682   // destroy_split_point_stack() is called when the program exits, and
2683   // destroys all locks in the precomputed split point objects.
2684
2685   void destroy_split_point_stack() {
2686     for(int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2687       for(int j = 0; j < MaxActiveSplitPoints; j++)
2688         lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2689   }
2690
2691
2692   // thread_should_stop() checks whether the thread with a given threadID has
2693   // been asked to stop, directly or indirectly.  This can happen if a beta
2694   // cutoff has occured in thre thread's currently active split point, or in
2695   // some ancestor of the current split point.
2696
2697   bool thread_should_stop(int threadID) {
2698     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2699
2700     SplitPoint* sp;
2701
2702     if(Threads[threadID].stop)
2703       return true;
2704     if(ActiveThreads <= 2)
2705       return false;
2706     for(sp = Threads[threadID].splitPoint; sp != NULL; sp = sp->parent)
2707       if(sp->finished) {
2708         Threads[threadID].stop = true;
2709         return true;
2710       }
2711     return false;
2712   }
2713
2714
2715   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2716   // available to help the thread with threadID "master" at a split point.  An
2717   // obvious requirement is that "slave" must be idle.  With more than two
2718   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2719   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2720   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2721   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2722
2723   bool thread_is_available(int slave, int master) {
2724     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2725     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2726     assert(ActiveThreads > 1);
2727
2728     if(!Threads[slave].idle || slave == master)
2729       return false;
2730
2731     if(Threads[slave].activeSplitPoints == 0)
2732       // No active split points means that the thread is available as a slave
2733       // for any other thread.
2734       return true;
2735
2736     if(ActiveThreads == 2)
2737       return true;
2738
2739     // Apply the "helpful master" concept if possible.
2740     if(SplitPointStack[slave][Threads[slave].activeSplitPoints-1].slaves[master])
2741       return true;
2742
2743     return false;
2744   }
2745
2746
2747   // idle_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2748   // a slave for the thread with threadID "master".
2749
2750   bool idle_thread_exists(int master) {
2751     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2752     assert(ActiveThreads > 1);
2753
2754     for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2755       if(thread_is_available(i, master))
2756         return true;
2757     return false;
2758   }
2759
2760
2761   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2762   // several threads at PV nodes.  If it does not succeed in splitting the
2763   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2764   // split point objects), the function immediately returns false.  If
2765   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2766   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2767   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2768   // helper threads that they have been assigned work.  This will cause them
2769   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv().  When all
2770   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2771   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2772
2773   bool split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
2774              Value* alpha, Value* beta, Value* bestValue, Depth depth, int* moves,
2775              MovePicker* mp, Bitboard dcCandidates, int master, bool pvNode) {
2776
2777     assert(p.is_ok());
2778     assert(sstck != NULL);
2779     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2780     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE && *bestValue <= *alpha);
2781     assert(!pvNode || *alpha < *beta);
2782     assert(*beta <= VALUE_INFINITE);
2783     assert(depth > Depth(0));
2784     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2785     assert(ActiveThreads > 1);
2786
2787     SplitPoint* splitPoint;
2788     int i;
2789
2790     lock_grab(&MPLock);
2791
2792     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2793     // active split points, don't split.
2794     if(!idle_thread_exists(master) ||
2795        Threads[master].activeSplitPoints >= MaxActiveSplitPoints) {
2796       lock_release(&MPLock);
2797       return false;
2798     }
2799
2800     // Pick the next available split point object from the split point stack
2801     splitPoint = SplitPointStack[master] + Threads[master].activeSplitPoints;
2802     Threads[master].activeSplitPoints++;
2803
2804     // Initialize the split point object
2805     splitPoint->parent = Threads[master].splitPoint;
2806     splitPoint->finished = false;
2807     splitPoint->ply = ply;
2808     splitPoint->depth = depth;
2809     splitPoint->alpha = pvNode? *alpha : (*beta - 1);
2810     splitPoint->beta = *beta;
2811     splitPoint->pvNode = pvNode;
2812     splitPoint->dcCandidates = dcCandidates;
2813     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2814     splitPoint->master = master;
2815     splitPoint->mp = mp;
2816     splitPoint->moves = *moves;
2817     splitPoint->cpus = 1;
2818     splitPoint->pos.copy(p);
2819     splitPoint->parentSstack = sstck;
2820     for(i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2821       splitPoint->slaves[i] = 0;
2822
2823     // Copy the current position and the search stack to the master thread
2824     memcpy(splitPoint->sstack[master], sstck, (ply+1)*sizeof(SearchStack));
2825     Threads[master].splitPoint = splitPoint;
2826
2827     // Make copies of the current position and search stack for each thread
2828     for(i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint;
2829         i++)
2830       if(thread_is_available(i, master)) {
2831         memcpy(splitPoint->sstack[i], sstck, (ply+1)*sizeof(SearchStack));
2832         Threads[i].splitPoint = splitPoint;
2833         splitPoint->slaves[i] = 1;
2834         splitPoint->cpus++;
2835       }
2836
2837     // Tell the threads that they have work to do.  This will make them leave
2838     // their idle loop.
2839     for(i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2840       if(i == master || splitPoint->slaves[i]) {
2841         Threads[i].workIsWaiting = true;
2842         Threads[i].idle = false;
2843         Threads[i].stop = false;
2844       }
2845
2846     lock_release(&MPLock);
2847
2848     // Everything is set up.  The master thread enters the idle loop, from
2849     // which it will instantly launch a search, because its workIsWaiting
2850     // slot is 'true'.  We send the split point as a second parameter to the
2851     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2852     // loop when all threads have finished their work at this split point
2853     // (i.e. when // splitPoint->cpus == 0).
2854     idle_loop(master, splitPoint);
2855
2856     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2857     // finished. Update alpha, beta and bestvalue, and return.
2858     lock_grab(&MPLock);
2859     if(pvNode) *alpha = splitPoint->alpha;
2860     *beta = splitPoint->beta;
2861     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2862     Threads[master].stop = false;
2863     Threads[master].idle = false;
2864     Threads[master].activeSplitPoints--;
2865     Threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2866     lock_release(&MPLock);
2867
2868     return true;
2869   }
2870
2871
2872   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2873   // to start a new search from the root.
2874
2875   void wake_sleeping_threads() {
2876     if(ActiveThreads > 1) {
2877       for(int i = 1; i < ActiveThreads; i++) {
2878         Threads[i].idle = true;
2879         Threads[i].workIsWaiting = false;
2880       }
2881 #if !defined(_MSC_VER)
2882       pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2883       pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2884       pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2885 #else
2886       for(int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
2887         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2888 #endif
2889     }
2890   }
2891
2892
2893   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2894   // launched.  It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2895   // threadID.  There are two versions of this function; one for POSIX threads
2896   // and one for Windows threads.
2897
2898 #if !defined(_MSC_VER)
2899
2900   void *init_thread(void *threadID) {
2901     idle_loop(*(int *)threadID, NULL);
2902     return NULL;
2903   }
2904
2905 #else
2906
2907   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2908     idle_loop(*(int *)threadID, NULL);
2909     return NULL;
2910   }
2911
2912 #endif
2913
2914 }