Do not reset ss->eval in the beginning of the node
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45 using std::cout;
46 using std::endl;
47
48 ////
49 //// Local definitions
50 ////
51
52 namespace {
53
54   /// Types
55   enum NodeType { NonPV, PV };
56
57   // Set to true to force running with one thread.
58   // Used for debugging SMP code.
59   const bool FakeSplit = false;
60
61   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
62   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
63   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
64   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
65
66   class ThreadsManager {
67     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
68        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
69        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
70     */
71   public:
72     void init_threads();
73     void exit_threads();
74
75     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
76     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
77     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
78     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
79
80     void resetNodeCounters();
81     void resetBetaCounters();
82     int64_t nodes_searched() const;
83     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
84     bool available_thread_exists(int master) const;
85     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
86     bool thread_should_stop(int threadID) const;
87     void wake_sleeping_threads();
88     void put_threads_to_sleep();
89     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
90
91     template <bool Fake>
92     void split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
93                Depth depth, bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode);
94
95   private:
96     friend void poll();
97
98     int ActiveThreads;
99     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
100     Thread threads[MAX_THREADS];
101
102     Lock MPLock, WaitLock;
103
104 #if !defined(_MSC_VER)
105     pthread_cond_t WaitCond;
106 #else
107     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
108 #endif
109
110   };
111
112
113   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
114   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
115   // in the case of moves which fail low).
116
117   struct RootMove {
118
119     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
120
121     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
122     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
123     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
124     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
125     bool operator<(const RootMove& m) const {
126
127         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
128     }
129
130     Move move;
131     Value score;
132     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
133     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
134   };
135
136
137   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
138   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
139
140   class RootMoveList {
141
142   public:
143     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
144
145     int move_count() const { return count; }
146     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
147     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
148     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
149     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
150     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
151
152     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
153     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
154     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
155     void sort();
156     void sort_multipv(int n);
157
158   private:
159     static const int MaxRootMoves = 500;
160     RootMove moves[MaxRootMoves];
161     int count;
162   };
163
164
165   /// Adjustments
166
167   // Step 6. Razoring
168
169   // Maximum depth for razoring
170   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
171
172   // Dynamic razoring margin based on depth
173   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
174
175   // Step 8. Null move search with verification search
176
177   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
178   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
179   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
180
181   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
182   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
183
184   // Step 9. Internal iterative deepening
185
186   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
187   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 5 * OnePly /* PV */};
188
189   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
190   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
191   const Value IIDMargin = Value(0x100);
192
193   // Step 11. Decide the new search depth
194
195   // Extensions. Configurable UCI options
196   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
197   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
198   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
199
200   // Minimum depth for use of singular extension
201   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 6 * OnePly /* PV */};
202
203   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
204   // remaining ones we will extend it.
205   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
206
207   // Step 12. Futility pruning
208
209   // Futility margin for quiescence search
210   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
211
212   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
213   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
214   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
215
216   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 1)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
217   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
218
219   // Step 14. Reduced search
220
221   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
222   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
223
224   template <NodeType PV>
225   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
226
227   // Common adjustments
228
229   // Search depth at iteration 1
230   const Depth InitialDepth = OnePly;
231
232   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
233   // better than the second best move.
234   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
235
236
237   /// Global variables
238
239   // Iteration counter
240   int Iteration;
241
242   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
243   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
244   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
245
246   // Search window management
247   int AspirationDelta;
248
249   // MultiPV mode
250   int MultiPV;
251
252   // Time managment variables
253   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
254   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
255   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
256   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
257
258   // Log file
259   bool UseLogFile;
260   std::ofstream LogFile;
261
262   // Multi-threads related variables
263   Depth MinimumSplitDepth;
264   int MaxThreadsPerSplitPoint;
265   ThreadsManager TM;
266
267   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
268   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
269   int NodesSincePoll;
270   int NodesBetweenPolls = 30000;
271
272   // History table
273   History H;
274
275   /// Local functions
276
277   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
278   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
279
280   template <NodeType PvNode>
281   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
282
283   template <NodeType PvNode>
284   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
285
286   template <NodeType PvNode>
287   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
288
289   template <NodeType PvNode>
290   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
291
292   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
293   bool value_is_mate(Value value);
294   Value value_to_tt(Value v, int ply);
295   Value value_from_tt(Value v, int ply);
296   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss);
297   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
298   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
299   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
300   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
301   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
302   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
303
304   int current_search_time();
305   std::string value_to_uci(Value v);
306   int nps();
307   void poll();
308   void ponderhit();
309   void wait_for_stop_or_ponderhit();
310   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
311   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value);
312
313 #if !defined(_MSC_VER)
314   void *init_thread(void *threadID);
315 #else
316   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
317 #endif
318
319 }
320
321
322 ////
323 //// Functions
324 ////
325
326 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
327 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
328
329 void init_threads() { TM.init_threads(); }
330 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
331 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
332
333
334 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
335
336 void init_search() {
337
338   int d;  // depth (OnePly == 2)
339   int hd; // half depth (OnePly == 1)
340   int mc; // moveCount
341
342   // Init reductions array
343   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
344   {
345       double    pvRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 4.5;
346       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
347       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
348       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
349   }
350
351   // Init futility margins array
352   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
353       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = 112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45;
354
355   // Init futility move count array
356   for (d = 0; d < 32; d++)
357       FutilityMoveCountArray[d] = 3 + (1 << (3 * d / 8));
358 }
359
360
361 // SearchStack::init() initializes a search stack entry.
362 // Called at the beginning of search() when starting to examine a new node.
363 void SearchStack::init() {
364
365   currentMove = threatMove = bestMove = MOVE_NONE;
366   reduction = Depth(0);
367 }
368
369 // SearchStack::initKillers() initializes killers for a search stack entry
370 void SearchStack::initKillers() {
371
372   mateKiller = MOVE_NONE;
373   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
374       killers[i] = MOVE_NONE;
375 }
376
377
378 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
379 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
380
381 int perft(Position& pos, Depth depth)
382 {
383     StateInfo st;
384     Move move;
385     int sum = 0;
386     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
387
388     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
389     // the moves, just to count them.
390     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
391     {
392         while (mp.get_next_move()) sum++;
393         return sum;
394     }
395
396     // Loop through all legal moves
397     CheckInfo ci(pos);
398     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
399     {
400         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
401         sum += perft(pos, depth - OnePly);
402         pos.undo_move(move);
403     }
404     return sum;
405 }
406
407
408 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
409 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
410 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
411 /// when a quit command is received during the search.
412
413 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int time[], int increment[],
414            int movesToGo, int maxDepth, int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
415
416   // Initialize global search variables
417   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
418   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
419   NodesSincePoll = 0;
420   TM.resetNodeCounters();
421   SearchStartTime = get_system_time();
422   ExactMaxTime = maxTime;
423   MaxDepth = maxDepth;
424   MaxNodes = maxNodes;
425   InfiniteSearch = infinite;
426   PonderSearch = ponder;
427   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
428
429   // Look for a book move, only during games, not tests
430   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
431   {
432       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
433           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
434
435       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
436       if (bookMove != MOVE_NONE)
437       {
438           if (PonderSearch)
439               wait_for_stop_or_ponderhit();
440
441           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
442           return true;
443       }
444   }
445
446   // Read UCI option values
447   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
448   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
449       TT.clear();
450
451   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
452   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
453   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
454   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
455   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
456   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
457   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
458   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
459   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
460   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
461   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
462   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
463
464   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
465   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
466   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
467   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
468   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
469
470   if (UseLogFile)
471       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
472
473   read_weights(pos.side_to_move());
474
475   // Set the number of active threads
476   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
477   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
478   {
479       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
480       init_eval(TM.active_threads());
481   }
482
483   // Wake up sleeping threads
484   TM.wake_sleeping_threads();
485
486   // Set thinking time
487   int myTime = time[pos.side_to_move()];
488   int myIncrement = increment[pos.side_to_move()];
489   if (UseTimeManagement)
490   {
491       if (!movesToGo) // Sudden death time control
492       {
493           if (myIncrement)
494           {
495               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
496               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
497           }
498           else // Blitz game without increment
499           {
500               MaxSearchTime = myTime / 30;
501               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
502           }
503       }
504       else // (x moves) / (y minutes)
505       {
506           if (movesToGo == 1)
507           {
508               MaxSearchTime = myTime / 2;
509               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
510           }
511           else
512           {
513               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
514               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
515           }
516       }
517
518       if (get_option_value_bool("Ponder"))
519       {
520           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
521           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
522       }
523   }
524
525   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
526   // heavy time pressure.
527   if (MaxNodes)
528       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
529   else if (myTime && myTime < 1000)
530       NodesBetweenPolls = 1000;
531   else if (myTime && myTime < 5000)
532       NodesBetweenPolls = 5000;
533   else
534       NodesBetweenPolls = 30000;
535
536   // Write search information to log file
537   if (UseLogFile)
538       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
539               << "infinite: "  << infinite
540               << " ponder: "   << ponder
541               << " time: "     << myTime
542               << " increment: " << myIncrement
543               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
544
545   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
546   id_loop(pos, searchMoves);
547
548   if (UseLogFile)
549       LogFile.close();
550
551   TM.put_threads_to_sleep();
552
553   return !Quit;
554 }
555
556
557 namespace {
558
559   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
560   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
561   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
562   // reached.
563
564   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
565
566     Position p(pos, pos.thread());
567     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
568     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
569     Move EasyMove = MOVE_NONE;
570     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
571
572     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
573     RootMoveList rml(p, searchMoves);
574
575     // Handle special case of searching on a mate/stale position
576     if (rml.move_count() == 0)
577     {
578         if (PonderSearch)
579             wait_for_stop_or_ponderhit();
580
581         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
582     }
583
584     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
585     // so to output information also for iteration 1.
586     cout << "info depth " << 1
587          << "\ninfo depth " << 1
588          << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(0))
589          << " time " << current_search_time()
590          << " nodes " << TM.nodes_searched()
591          << " nps " << nps()
592          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
593
594     // Initialize
595     TT.new_search();
596     H.clear();
597     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
598     pv[0] = pv[1] = MOVE_NONE;
599     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
600     Iteration = 1;
601
602     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
603     if (   rml.move_count() == 1
604         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
605         EasyMove = rml.get_move(0);
606
607     // Iterative deepening loop
608     while (Iteration < PLY_MAX)
609     {
610         // Initialize iteration
611         Iteration++;
612         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
613
614         cout << "info depth " << Iteration << endl;
615
616         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
617         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
618         {
619             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
620             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
621
622             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
623             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
624
625             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
626             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
627         }
628
629         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
630         value = root_search(p, ss, pv, rml, &alpha, &beta);
631
632         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
633         // been overwritten during the search.
634         TT.insert_pv(p, pv);
635
636         if (AbortSearch)
637             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
638
639         //Save info about search result
640         ValueByIteration[Iteration] = value;
641
642         // Drop the easy move if differs from the new best move
643         if (pv[0] != EasyMove)
644             EasyMove = MOVE_NONE;
645
646         if (UseTimeManagement)
647         {
648             // Time to stop?
649             bool stopSearch = false;
650
651             // Stop search early if there is only a single legal move,
652             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
653             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
654                 stopSearch = true;
655
656             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
657             if (  Iteration >= 6
658                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
659                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
660                 stopSearch = true;
661
662             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
663             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
664             if (   Iteration >= 8
665                 && EasyMove == pv[0]
666                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
667                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
668                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
669                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
670                 stopSearch = true;
671
672             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
673             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
674                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
675                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
676
677             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
678             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
679             // move at the next iteration anyway.
680             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
681                 stopSearch = true;
682
683             if (stopSearch)
684             {
685                 if (PonderSearch)
686                     StopOnPonderhit = true;
687                 else
688                     break;
689             }
690         }
691
692         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
693             break;
694     }
695
696     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
697     // best move before we are told to do so.
698     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
699         wait_for_stop_or_ponderhit();
700     else
701         // Print final search statistics
702         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
703              << " nps " << nps()
704              << " time " << current_search_time() << endl;
705
706     // Print the best move and the ponder move to the standard output
707     if (pv[0] == MOVE_NONE)
708     {
709         pv[0] = rml.get_move(0);
710         pv[1] = MOVE_NONE;
711     }
712
713     assert(pv[0] != MOVE_NONE);
714
715     cout << "bestmove " << pv[0];
716
717     if (pv[1] != MOVE_NONE)
718         cout << " ponder " << pv[1];
719
720     cout << endl;
721
722     if (UseLogFile)
723     {
724         if (dbg_show_mean)
725             dbg_print_mean(LogFile);
726
727         if (dbg_show_hit_rate)
728             dbg_print_hit_rate(LogFile);
729
730         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
731                 << "\nNodes/second: " << nps()
732                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, pv[0]);
733
734         StateInfo st;
735         p.do_move(pv[0], st);
736         LogFile << "\nPonder move: "
737                 << move_to_san(p, pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
738                 << endl;
739     }
740     return rml.get_move_score(0);
741   }
742
743
744   // root_search() is the function which searches the root node. It is
745   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
746   // scheme, prints some information to the standard output and handles
747   // the fail low/high loops.
748
749   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
750
751     EvalInfo ei;
752     StateInfo st;
753     CheckInfo ci(pos);
754     int64_t nodes;
755     Move move;
756     Depth depth, ext, newDepth;
757     Value value, alpha, beta;
758     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
759     int researchCountFH, researchCountFL;
760
761     researchCountFH = researchCountFL = 0;
762     alpha = *alphaPtr;
763     beta = *betaPtr;
764     isCheck = pos.is_check();
765
766     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, init_ss_array() has already initialized root node)
767     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
768     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
769     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
770
771     // Step 5. Evaluate the position statically
772     // At root we do this only to get reference value for child nodes
773     ss->eval = isCheck ? VALUE_NONE : evaluate(pos, ei);
774
775     // Step 6. Razoring (omitted at root)
776     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
777     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
778     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
779
780     // Step extra. Fail low loop
781     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
782     // with bigger window until we are not failing low anymore.
783     while (1)
784     {
785         // Sort the moves before to (re)search
786         rml.sort();
787
788         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
789         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
790         {
791             // This is used by time management
792             FirstRootMove = (i == 0);
793
794             // Save the current node count before the move is searched
795             nodes = TM.nodes_searched();
796
797             // Reset beta cut-off counters
798             TM.resetBetaCounters();
799
800             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
801             // the standard output.
802             move = ss->currentMove = rml.get_move(i);
803
804             if (current_search_time() >= 1000)
805                 cout << "info currmove " << move
806                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
807
808             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
809             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
810
811             // Step 11. Decide the new search depth
812             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
813             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
814             newDepth = depth + ext;
815
816             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
817
818             // Step extra. Fail high loop
819             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
820             // high anymore.
821             value = - VALUE_INFINITE;
822
823             while (1)
824             {
825                 // Step 13. Make the move
826                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
827
828                 // Step extra. pv search
829                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
830                 // and for fail high research (value > alpha)
831                 if (i < MultiPV || value > alpha)
832                 {
833                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
834                     if (MultiPV > 1)
835                         alpha = -VALUE_INFINITE;
836
837                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
838                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
839                 }
840                 else
841                 {
842                     // Step 14. Reduced search
843                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
844                     bool doFullDepthSearch = true;
845
846                     if (    depth >= 3 * OnePly
847                         && !dangerous
848                         && !captureOrPromotion
849                         && !move_is_castle(move))
850                     {
851                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
852                         if (ss->reduction)
853                         {
854                             assert(newDepth-ss->reduction >= OnePly);
855
856                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
857                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
858                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
859                         }
860
861                         // The move failed high, but if reduction is very big we could
862                         // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
863                         // if the move fails high again then go with full depth search.
864                         if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
865                         {
866                             assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
867
868                             ss->reduction = OnePly;
869                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
870                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
871                         }
872                         ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
873                     }
874
875                     // Step 15. Full depth search
876                     if (doFullDepthSearch)
877                     {
878                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
879                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
880
881                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
882                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
883                         if (value > alpha)
884                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
885                     }
886                 }
887
888                 // Step 16. Undo move
889                 pos.undo_move(move);
890
891                 // Can we exit fail high loop ?
892                 if (AbortSearch || value < beta)
893                     break;
894
895                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
896                 // the score before research in case we run out of time while researching.
897                 rml.set_move_score(i, value);
898                 ss->bestMove = move;
899                 TT.extract_pv(pos, move, pv, PLY_MAX);
900                 rml.set_move_pv(i, pv);
901
902                 // Print information to the standard output
903                 print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
904
905                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
906                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
907                 researchCountFH++;
908
909             } // End of fail high loop
910
911             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
912             // was aborted because the user interrupted the search or because we
913             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
914             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
915             // move and/or PV.
916             if (AbortSearch)
917                 break;
918
919             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
920             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
921             int64_t our, their;
922             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
923             rml.set_beta_counters(i, our, their);
924             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
925
926             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
927             assert(value < beta);
928
929             // Step 17. Check for new best move
930             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
931                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
932             else
933             {
934                 // PV move or new best move!
935
936                 // Update PV
937                 rml.set_move_score(i, value);
938                 ss->bestMove = move;
939                 TT.extract_pv(pos, move, pv, PLY_MAX);
940                 rml.set_move_pv(i, pv);
941
942                 if (MultiPV == 1)
943                 {
944                     // We record how often the best move has been changed in each
945                     // iteration. This information is used for time managment: When
946                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
947                     if (i > 0)
948                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
949
950                     // Print information to the standard output
951                     print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
952
953                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
954                     if (value > alpha)
955                         alpha = value;
956                 }
957                 else // MultiPV > 1
958                 {
959                     rml.sort_multipv(i);
960                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
961                     {
962                         cout << "info multipv " << j + 1
963                              << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(j))
964                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
965                              << " time " << current_search_time()
966                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
967                              << " nps " << nps()
968                              << " pv ";
969
970                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
971                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
972
973                         cout << endl;
974                     }
975                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
976                 }
977             } // PV move or new best move
978
979             assert(alpha >= *alphaPtr);
980
981             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
982
983             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
984                 StopOnPonderhit = false;
985         }
986
987         // Can we exit fail low loop ?
988         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
989             break;
990
991         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
992         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
993         researchCountFL++;
994
995     } // Fail low loop
996
997     // Sort the moves before to return
998     rml.sort();
999
1000     return alpha;
1001   }
1002
1003
1004   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
1005
1006   template <NodeType PvNode>
1007   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1008
1009     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1010     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1011     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1012     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1013     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1014
1015     Move movesSearched[256];
1016     EvalInfo ei;
1017     StateInfo st;
1018     const TTEntry* tte;
1019     Key posKey;
1020     Move ttMove, move, excludedMove;
1021     Depth ext, newDepth;
1022     Value bestValue, value, oldAlpha;
1023     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
1024     bool isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1025     bool mateThreat = false;
1026     int moveCount = 0;
1027     int threadID = pos.thread();
1028     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1029     oldAlpha = alpha;
1030
1031     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
1032     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1033     ss->init();
1034     (ss+2)->initKillers();
1035
1036     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
1037     {
1038         NodesSincePoll = 0;
1039         poll();
1040     }
1041
1042     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1043     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1044         return Value(0);
1045
1046     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1047         return VALUE_DRAW;
1048
1049     // Step 3. Mate distance pruning
1050     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1051     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1052     if (alpha >= beta)
1053         return alpha;
1054
1055     // Step 4. Transposition table lookup
1056
1057     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1058     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1059     excludedMove = ss->excludedMove;
1060     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1061
1062     tte = TT.retrieve(posKey);
1063     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1064
1065     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1066     // This is to avoid problems in the following areas:
1067     //
1068     // * Repetition draw detection
1069     // * Fifty move rule detection
1070     // * Searching for a mate
1071     // * Printing of full PV line
1072
1073     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1074     {
1075         // Refresh tte entry to avoid aging
1076         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->king_danger());
1077
1078         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1079         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1080     }
1081
1082     // Step 5. Evaluate the position statically
1083     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1084     isCheck = pos.is_check();
1085     if (!isCheck)
1086     {
1087         if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1088         {
1089             ss->eval = tte->static_value();
1090             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1091         }
1092         else
1093             ss->eval = evaluate(pos, ei);
1094
1095         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1096         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1097     }
1098     else
1099         ss->eval = VALUE_NONE;
1100
1101     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1102     if (   !PvNode
1103         &&  depth < RazorDepth
1104         && !isCheck
1105         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1106         &&  ttMove == MOVE_NONE
1107         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1108         && !value_is_mate(beta)
1109         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1110     {
1111         // Pass ss->eval to qsearch() and avoid an evaluate call
1112         if (!tte || tte->static_value() == VALUE_NONE)
1113             TT.store(posKey, ss->eval, VALUE_TYPE_EXACT, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1114
1115         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1116         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply);
1117         if (v < rbeta)
1118             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1119             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1120             return v;
1121     }
1122
1123     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1124     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1125     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1126     if (   !PvNode
1127         && !ss->skipNullMove
1128         &&  depth < RazorDepth
1129         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1130         && !isCheck
1131         && !value_is_mate(beta)
1132         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1133         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1134
1135     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1136     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1137     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1138     // NullMoveMargin under beta.
1139     if (   !PvNode
1140         && !ss->skipNullMove
1141         &&  depth > OnePly
1142         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0)
1143         && !isCheck
1144         && !value_is_mate(beta)
1145         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1146     {
1147         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1148
1149         // Null move dynamic reduction based on depth
1150         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1151
1152         // Null move dynamic reduction based on value
1153         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1154             R++;
1155
1156         pos.do_null_move(st);
1157         (ss+1)->skipNullMove = true;
1158
1159         nullValue = depth-R*OnePly < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1160                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, ply+1);
1161         (ss+1)->skipNullMove = false;
1162         pos.undo_null_move();
1163
1164         if (nullValue >= beta)
1165         {
1166             // Do not return unproven mate scores
1167             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1168                 nullValue = beta;
1169
1170             if (depth < 6 * OnePly)
1171                 return nullValue;
1172
1173             // Do verification search at high depths
1174             ss->skipNullMove = true;
1175             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*OnePly, ply);
1176             ss->skipNullMove = false;
1177
1178             if (v >= beta)
1179                 return nullValue;
1180         }
1181         else
1182         {
1183             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1184             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1185             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1186             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1187             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1188             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1189             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1190                 mateThreat = true;
1191
1192             ss->threatMove = (ss+1)->currentMove;
1193             if (   depth < ThreatDepth
1194                 && (ss-1)->reduction
1195                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, ss->threatMove))
1196                 return beta - 1;
1197         }
1198     }
1199
1200     // Step 9. Internal iterative deepening
1201     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1202         &&  ttMove == MOVE_NONE
1203         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1204     {
1205         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1206
1207         ss->skipNullMove = true;
1208         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1209         ss->skipNullMove = false;
1210
1211         ttMove = ss->bestMove;
1212         tte = TT.retrieve(posKey);
1213     }
1214
1215     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1216     if (PvNode)
1217         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1218
1219     // Initialize a MovePicker object for the current position
1220     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1221     CheckInfo ci(pos);
1222     singleEvasion = isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1223     singularExtensionNode =   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1224                            && tte && tte->move()
1225                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1226                            && is_lower_bound(tte->type())
1227                            && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly;
1228
1229     // Step 10. Loop through moves
1230     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1231     while (   bestValue < beta
1232            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1233            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1234     {
1235       assert(move_is_ok(move));
1236
1237       if (move == excludedMove)
1238           continue;
1239
1240       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1241       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1242
1243       // Step 11. Decide the new search depth
1244       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1245
1246       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1247       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1248       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1249       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1250       if (   singularExtensionNode
1251           && move == tte->move()
1252           && ext < OnePly)
1253       {
1254           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1255
1256           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1257           {
1258               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1259               ss->excludedMove = move;
1260               ss->skipNullMove = true;
1261               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1262               ss->skipNullMove = false;
1263               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1264               if (v < b)
1265                   ext = OnePly;
1266           }
1267       }
1268
1269       newDepth = depth - OnePly + ext;
1270
1271       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1272       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1273
1274       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1275       if (   !PvNode
1276           && !captureOrPromotion
1277           && !isCheck
1278           && !dangerous
1279           &&  move != ttMove
1280           && !move_is_castle(move))
1281       {
1282           // Move count based pruning
1283           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1284               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1285               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1286               continue;
1287
1288           // Value based pruning
1289           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly for predicted depth,
1290           // but fixing this made program slightly weaker.
1291           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1292           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1293                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1294
1295           if (futilityValueScaled < beta)
1296           {
1297               if (futilityValueScaled > bestValue)
1298                   bestValue = futilityValueScaled;
1299               continue;
1300           }
1301       }
1302
1303       // Step 13. Make the move
1304       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1305
1306       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1307       // The first move in list is the expected PV
1308       if (PvNode && moveCount == 1)
1309           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1310                                     : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1311       else
1312       {
1313           // Step 14. Reduced depth search
1314           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1315           bool doFullDepthSearch = true;
1316
1317           if (    depth >= 3 * OnePly
1318               && !captureOrPromotion
1319               && !dangerous
1320               && !move_is_castle(move)
1321               && !move_is_killer(move, ss))
1322           {
1323               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1324               if (ss->reduction)
1325               {
1326                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1327                   value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1328                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1329
1330                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1331               }
1332
1333               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1334               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1335               // if the move fails high again then go with full depth search.
1336               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1337               {
1338                   assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1339
1340                   ss->reduction = OnePly;
1341                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, ply+1);
1342                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1343               }
1344               ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1345           }
1346
1347           // Step 15. Full depth search
1348           if (doFullDepthSearch)
1349           {
1350               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1351                                         : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1352
1353               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1354               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1355               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1356               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1357                   value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1358                                             : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1359           }
1360       }
1361
1362       // Step 16. Undo move
1363       pos.undo_move(move);
1364
1365       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1366
1367       // Step 17. Check for new best move
1368       if (value > bestValue)
1369       {
1370           bestValue = value;
1371           if (value > alpha)
1372           {
1373               if (PvNode && value < beta) // This guarantees that always: alpha < beta
1374                   alpha = value;
1375
1376               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1377                   ss->mateKiller = move;
1378
1379               ss->bestMove = move;
1380           }
1381       }
1382
1383       // Step 18. Check for split
1384       if (   depth >= MinimumSplitDepth
1385           && TM.active_threads() > 1
1386           && bestValue < beta
1387           && TM.available_thread_exists(threadID)
1388           && !AbortSearch
1389           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1390           && Iteration <= 99)
1391           TM.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1392                               mateThreat, &moveCount, &mp, PvNode);
1393     }
1394
1395     // Step 19. Check for mate and stalemate
1396     // All legal moves have been searched and if there are
1397     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1398     // If one move was excluded return fail low score.
1399     if (!moveCount)
1400         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1401
1402     // Step 20. Update tables
1403     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1404     // history counters, and killer moves.
1405     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1406         return bestValue;
1407
1408     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1409     move = (bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove);
1410     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), f, depth, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1411
1412     // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1413     if (bestValue >= beta)
1414     {
1415         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1416         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1417         {
1418             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1419             update_killers(move, ss);
1420         }
1421     }
1422
1423     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1424
1425     return bestValue;
1426   }
1427
1428
1429   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1430   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1431   // less than OnePly).
1432
1433   template <NodeType PvNode>
1434   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1435
1436     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1437     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1438     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1439     assert(depth <= 0);
1440     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1441     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1442
1443     EvalInfo ei;
1444     StateInfo st;
1445     Move ttMove, move;
1446     Value bestValue, value, futilityValue, futilityBase;
1447     bool isCheck, deepChecks, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1448     const TTEntry* tte;
1449     Value oldAlpha = alpha;
1450
1451     TM.incrementNodeCounter(pos.thread());
1452     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1453
1454     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1455     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1456         return VALUE_DRAW;
1457
1458     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1459     // pruning, but only for move ordering.
1460     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1461     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1462
1463     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1464     {
1465         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1466         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1467     }
1468
1469     isCheck = pos.is_check();
1470
1471     // Evaluate the position statically
1472     if (isCheck)
1473     {
1474         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1475         ss->eval = VALUE_NONE;
1476         deepChecks = enoughMaterial = false;
1477     }
1478     else
1479     {
1480         if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1481         {
1482             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1483             bestValue = tte->static_value();
1484         }
1485         else
1486             bestValue = evaluate(pos, ei);
1487
1488         ss->eval = bestValue;
1489         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1490
1491         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1492         if (bestValue >= beta)
1493         {
1494             if (!tte)
1495                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1496
1497             return bestValue;
1498         }
1499
1500         if (PvNode && bestValue > alpha)
1501             alpha = bestValue;
1502
1503         // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1504         deepChecks = (depth == -OnePly && bestValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1505
1506         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1507         futilityBase = bestValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1508         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1509     }
1510
1511     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1512     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1513     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1514     // and we are near beta) will be generated.
1515     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1516     CheckInfo ci(pos);
1517
1518     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1519     while (   alpha < beta
1520            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1521     {
1522       assert(move_is_ok(move));
1523
1524       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1525
1526       // Futility pruning
1527       if (   !PvNode
1528           && !isCheck
1529           && !moveIsCheck
1530           &&  move != ttMove
1531           &&  enoughMaterial
1532           && !move_is_promotion(move)
1533           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1534       {
1535           futilityValue =  futilityBase
1536                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1537                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1538
1539           if (futilityValue < alpha)
1540           {
1541               if (futilityValue > bestValue)
1542                   bestValue = futilityValue;
1543               continue;
1544           }
1545       }
1546
1547       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1548       evasionPrunable =   isCheck
1549                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1550                        && !pos.move_is_capture(move)
1551                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1552                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1553
1554       // Don't search moves with negative SEE values
1555       if (   !PvNode
1556           && (!isCheck || evasionPrunable)
1557           &&  move != ttMove
1558           && !move_is_promotion(move)
1559           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1560           continue;
1561
1562       // Update current move
1563       ss->currentMove = move;
1564
1565       // Make and search the move
1566       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1567       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1);
1568       pos.undo_move(move);
1569
1570       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1571
1572       // New best move?
1573       if (value > bestValue)
1574       {
1575           bestValue = value;
1576           if (value > alpha)
1577           {
1578               alpha = value;
1579               ss->bestMove = move;
1580           }
1581        }
1582     }
1583
1584     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1585     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1586     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1587         return value_mated_in(ply);
1588
1589     // Update transposition table
1590     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1591     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1592     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), f, d, ss->bestMove, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1593
1594     // Update killers only for checking moves that fails high
1595     if (    bestValue >= beta
1596         && !pos.move_is_capture_or_promotion(ss->bestMove))
1597         update_killers(ss->bestMove, ss);
1598
1599     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1600
1601     return bestValue;
1602   }
1603
1604
1605   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1606   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1607   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1608   // table, done a null move search, and searched the first move before
1609   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1610   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1611   // care of after we return from the split point.
1612
1613   template <NodeType PvNode>
1614   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1615
1616     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1617     assert(TM.active_threads() > 1);
1618
1619     StateInfo st;
1620     Move move;
1621     Depth ext, newDepth;
1622     Value value;
1623     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1624     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1625     int moveCount;
1626     value = -VALUE_INFINITE;
1627
1628     Position pos(*sp->pos, threadID);
1629     CheckInfo ci(pos);
1630     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1631     isCheck = pos.is_check();
1632
1633     // Step 10. Loop through moves
1634     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1635     lock_grab(&(sp->lock));
1636
1637     while (    sp->bestValue < sp->beta
1638            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1639            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1640     {
1641       moveCount = ++sp->moveCount;
1642       lock_release(&(sp->lock));
1643
1644       assert(move_is_ok(move));
1645
1646       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1647       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1648
1649       // Step 11. Decide the new search depth
1650       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1651       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1652
1653       // Update current move
1654       ss->currentMove = move;
1655
1656       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1657       if (   !PvNode
1658           && !captureOrPromotion
1659           && !isCheck
1660           && !dangerous
1661           && !move_is_castle(move))
1662       {
1663           // Move count based pruning
1664           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1665               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1666               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1667           {
1668               lock_grab(&(sp->lock));
1669               continue;
1670           }
1671
1672           // Value based pruning
1673           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1674           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1675                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1676
1677           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1678           {
1679               lock_grab(&(sp->lock));
1680
1681               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1682                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1683               continue;
1684           }
1685       }
1686
1687       // Step 13. Make the move
1688       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1689
1690       // Step 14. Reduced search
1691       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1692       bool doFullDepthSearch = true;
1693
1694       if (   !captureOrPromotion
1695           && !dangerous
1696           && !move_is_castle(move)
1697           && !move_is_killer(move, ss))
1698       {
1699           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1700           if (ss->reduction)
1701           {
1702               Value localAlpha = sp->alpha;
1703               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1704               value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1705                                  : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, d, sp->ply+1);
1706
1707               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1708           }
1709
1710           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1711           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1712           // if the move fails high again then go with full depth search.
1713           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1714           {
1715               assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1716
1717               ss->reduction = OnePly;
1718               Value localAlpha = sp->alpha;
1719               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, sp->ply+1);
1720               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1721           }
1722           ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1723       }
1724
1725       // Step 15. Full depth search
1726       if (doFullDepthSearch)
1727       {
1728           Value localAlpha = sp->alpha;
1729           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1730                                     : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1);
1731
1732           // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1733           // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1734           // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1735           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1736               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, Depth(0), sp->ply+1)
1737                                         : - search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1);
1738       }
1739
1740       // Step 16. Undo move
1741       pos.undo_move(move);
1742
1743       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1744
1745       // Step 17. Check for new best move
1746       lock_grab(&(sp->lock));
1747
1748       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1749       {
1750           sp->bestValue = value;
1751
1752           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1753           {
1754               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1755                   sp->stopRequest = true;
1756
1757               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1758                   sp->alpha = value;
1759
1760               sp->parentSstack->bestMove = ss->bestMove = move;
1761           }
1762       }
1763     }
1764
1765     /* Here we have the lock still grabbed */
1766
1767     sp->slaves[threadID] = 0;
1768
1769     lock_release(&(sp->lock));
1770   }
1771
1772
1773   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1774   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1775   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1776   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1777   // second move is assumed to be a move from the current position.
1778
1779   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1780
1781     Square f1, t1, f2, t2;
1782     Piece p;
1783
1784     assert(move_is_ok(m1));
1785     assert(move_is_ok(m2));
1786
1787     if (m2 == MOVE_NONE)
1788         return false;
1789
1790     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1791     f2 = move_from(m2);
1792     t1 = move_to(m1);
1793     if (f2 == t1)
1794         return true;
1795
1796     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1797     t2 = move_to(m2);
1798     f1 = move_from(m1);
1799     if (t2 == f1)
1800         return true;
1801
1802     // Case 3: Moving through the vacated square
1803     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1804         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1805       return true;
1806
1807     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1808     p = pos.piece_on(t1);
1809     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1810         return true;
1811
1812     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1813     if (    piece_is_slider(p)
1814         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1815         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1816     {
1817         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1818         // move is the opposite of the checking piece.
1819         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1820         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1821
1822         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1823             return true;
1824     }
1825     return false;
1826   }
1827
1828
1829   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one eventually
1830   // compensated for the ply.
1831
1832   bool value_is_mate(Value value) {
1833
1834     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1835
1836     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1837           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1838   }
1839
1840
1841   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1842   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1843   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1844
1845   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1846
1847     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1848       return v + ply;
1849
1850     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1851       return v - ply;
1852
1853     return v;
1854   }
1855
1856
1857   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1858   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1859
1860   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1861
1862     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1863       return v - ply;
1864
1865     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1866       return v + ply;
1867
1868     return v;
1869   }
1870
1871
1872   // move_is_killer() checks if the given move is among the killer moves
1873
1874   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1875
1876       const Move* k = ss->killers;
1877       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
1878           if (*k == m)
1879               return true;
1880
1881       return false;
1882   }
1883
1884
1885   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1886   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1887   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1888   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1889   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1890   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1891   template <NodeType PvNode>
1892   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1893                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1894
1895     assert(m != MOVE_NONE);
1896
1897     Depth result = Depth(0);
1898     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1899
1900     if (*dangerous)
1901     {
1902         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1903             result += CheckExtension[PvNode];
1904
1905         if (singleEvasion)
1906             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1907
1908         if (mateThreat)
1909             result += MateThreatExtension[PvNode];
1910     }
1911
1912     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1913     {
1914         Color c = pos.side_to_move();
1915         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1916         {
1917             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1918             *dangerous = true;
1919         }
1920         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1921         {
1922             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1923             *dangerous = true;
1924         }
1925     }
1926
1927     if (   captureOrPromotion
1928         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1929         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1930             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1931         && !move_is_promotion(m)
1932         && !move_is_ep(m))
1933     {
1934         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1935         *dangerous = true;
1936     }
1937
1938     if (   PvNode
1939         && captureOrPromotion
1940         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1941         && pos.see_sign(m) >= 0)
1942     {
1943         result += OnePly/2;
1944         *dangerous = true;
1945     }
1946
1947     return Min(result, OnePly);
1948   }
1949
1950
1951   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1952   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1953
1954   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1955
1956     assert(move_is_ok(m));
1957     assert(threat && move_is_ok(threat));
1958     assert(!pos.move_is_check(m));
1959     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1960     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1961
1962     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1963
1964     mfrom = move_from(m);
1965     mto = move_to(m);
1966     tfrom = move_from(threat);
1967     tto = move_to(threat);
1968
1969     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1970     if (mfrom == tto)
1971         return true;
1972
1973     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1974     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1975     if (   pos.move_is_capture(threat)
1976         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1977             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1978         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1979         return true;
1980
1981     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1982     // prune safe moves which block its ray.
1983     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1984         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1985         && pos.see_sign(m) >= 0)
1986         return true;
1987
1988     return false;
1989   }
1990
1991
1992   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1993   // can be used at a given point in search.
1994
1995   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1996
1997     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1998
1999     return   (   tte->depth() >= depth
2000               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2001               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2002
2003           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2004               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2005   }
2006
2007
2008   // refine_eval() returns the transposition table score if
2009   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2010
2011   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2012
2013       if (!tte)
2014           return defaultEval;
2015
2016       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2017
2018       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2019           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2020           return v;
2021
2022       return defaultEval;
2023   }
2024
2025
2026   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2027   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2028
2029   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2030                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2031
2032     Move m;
2033
2034     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2035
2036     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2037     {
2038         m = movesSearched[i];
2039
2040         assert(m != move);
2041
2042         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2043             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2044     }
2045   }
2046
2047
2048   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2049   // among the killer moves of that ply.
2050
2051   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2052
2053     if (m == ss->killers[0])
2054         return;
2055
2056     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2057         ss->killers[i] = ss->killers[i - 1];
2058
2059     ss->killers[0] = m;
2060   }
2061
2062
2063   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2064   // the static position evaluation before and after the move.
2065
2066   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2067
2068     if (   m != MOVE_NULL
2069         && before != VALUE_NONE
2070         && after != VALUE_NONE
2071         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2072         && !move_is_castle(m)
2073         && !move_is_promotion(m))
2074         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2075   }
2076
2077
2078   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2079   // since the beginning of the current search.
2080
2081   int current_search_time() {
2082
2083     return get_system_time() - SearchStartTime;
2084   }
2085
2086
2087   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI protocol
2088
2089   std::string value_to_uci(Value v) {
2090
2091     std::stringstream s;
2092
2093     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * OnePly)
2094       s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to pawn = 100
2095     else
2096       s << "mate " << (v > 0 ? (VALUE_MATE - v + 1) / 2 : -(VALUE_MATE + v) / 2 );
2097
2098     return s.str();
2099   }
2100
2101   // nps() computes the current nodes/second count.
2102
2103   int nps() {
2104
2105     int t = current_search_time();
2106     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2107   }
2108
2109
2110   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2111   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2112   // search.
2113
2114   void poll() {
2115
2116     static int lastInfoTime;
2117     int t = current_search_time();
2118
2119     //  Poll for input
2120     if (Bioskey())
2121     {
2122         // We are line oriented, don't read single chars
2123         std::string command;
2124
2125         if (!std::getline(std::cin, command))
2126             command = "quit";
2127
2128         if (command == "quit")
2129         {
2130             AbortSearch = true;
2131             PonderSearch = false;
2132             Quit = true;
2133             return;
2134         }
2135         else if (command == "stop")
2136         {
2137             AbortSearch = true;
2138             PonderSearch = false;
2139         }
2140         else if (command == "ponderhit")
2141             ponderhit();
2142     }
2143
2144     // Print search information
2145     if (t < 1000)
2146         lastInfoTime = 0;
2147
2148     else if (lastInfoTime > t)
2149         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2150         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2151         lastInfoTime = 0;
2152
2153     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2154     {
2155         lastInfoTime = t;
2156
2157         if (dbg_show_mean)
2158             dbg_print_mean();
2159
2160         if (dbg_show_hit_rate)
2161             dbg_print_hit_rate();
2162
2163         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2164              << " time " << t << endl;
2165     }
2166
2167     // Should we stop the search?
2168     if (PonderSearch)
2169         return;
2170
2171     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2172                            && !AspirationFailLow
2173                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2174
2175     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2176                      || stillAtFirstMove;
2177
2178     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2179         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2180         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2181         AbortSearch = true;
2182   }
2183
2184
2185   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2186   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2187   // it correctly predicted the opponent's move.
2188
2189   void ponderhit() {
2190
2191     int t = current_search_time();
2192     PonderSearch = false;
2193
2194     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2195                            && !AspirationFailLow
2196                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2197
2198     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2199                      || stillAtFirstMove;
2200
2201     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2202         AbortSearch = true;
2203   }
2204
2205
2206   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2207   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2208
2209   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2210
2211     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2212     {
2213         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2214         ss->skipNullMove = false;
2215
2216         if (i < 3)
2217         {
2218             ss->init();
2219             ss->initKillers();
2220         }
2221     }
2222   }
2223
2224
2225   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2226   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2227   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2228   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2229   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2230   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2231
2232   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2233
2234     std::string command;
2235
2236     while (true)
2237     {
2238         if (!std::getline(std::cin, command))
2239             command = "quit";
2240
2241         if (command == "quit")
2242         {
2243             Quit = true;
2244             break;
2245         }
2246         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2247             break;
2248     }
2249   }
2250
2251
2252   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2253   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2254
2255   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2256
2257     cout << "info depth " << Iteration
2258          << " score "     << value_to_uci(value)
2259          << (value >= beta ? " lowerbound" : value <= alpha ? " upperbound" : "")
2260          << " time "  << current_search_time()
2261          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2262          << " nps "   << nps()
2263          << " pv ";
2264
2265     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2266         cout << *m << " ";
2267
2268     cout << endl;
2269
2270     if (UseLogFile)
2271     {
2272         ValueType t = value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2273                       value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2274
2275         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2276                              TM.nodes_searched(), value, t, pv) << endl;
2277     }
2278   }
2279
2280
2281   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2282   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2283   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2284   // threads and one for Windows threads.
2285
2286 #if !defined(_MSC_VER)
2287
2288   void* init_thread(void *threadID) {
2289
2290     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2291     return NULL;
2292   }
2293
2294 #else
2295
2296   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2297
2298     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2299     return 0;
2300   }
2301
2302 #endif
2303
2304
2305   /// The ThreadsManager class
2306
2307   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2308   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2309   // counters used to sort the moves at root.
2310
2311   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2312
2313     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2314         threads[i].nodes = 0ULL;
2315   }
2316
2317   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2318
2319     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2320         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2321   }
2322
2323   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2324
2325     int64_t result = 0ULL;
2326     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2327         result += threads[i].nodes;
2328
2329     return result;
2330   }
2331
2332   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2333
2334     our = their = 0UL;
2335     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2336     {
2337         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2338         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2339     }
2340   }
2341
2342
2343   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2344   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2345   // object for which the current thread is the master.
2346
2347   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2348
2349     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2350
2351     while (true)
2352     {
2353         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2354         // master should exit as last one.
2355         if (AllThreadsShouldExit)
2356         {
2357             assert(!sp);
2358             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2359             return;
2360         }
2361
2362         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2363         // instead of wasting CPU time polling for work.
2364         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2365         {
2366             assert(!sp);
2367             assert(threadID != 0);
2368             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2369
2370 #if !defined(_MSC_VER)
2371             lock_grab(&WaitLock);
2372             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2373                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2374             lock_release(&WaitLock);
2375 #else
2376             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2377 #endif
2378         }
2379
2380         // If thread has just woken up, mark it as available
2381         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2382             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2383
2384         // If this thread has been assigned work, launch a search
2385         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2386         {
2387             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2388
2389             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2390
2391             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2392                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2393             else
2394                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2395
2396             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2397
2398             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2399         }
2400
2401         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2402         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2403         int i = 0;
2404         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2405
2406         if (i == ActiveThreads)
2407         {
2408             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2409             // be sure sp->lock has been released before to return.
2410             lock_grab(&(sp->lock));
2411             lock_release(&(sp->lock));
2412
2413             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2414
2415             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2416             return;
2417         }
2418     }
2419   }
2420
2421
2422   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2423   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2424   // objects.
2425
2426   void ThreadsManager::init_threads() {
2427
2428     volatile int i;
2429     bool ok;
2430
2431 #if !defined(_MSC_VER)
2432     pthread_t pthread[1];
2433 #endif
2434
2435     // Initialize global locks
2436     lock_init(&MPLock, NULL);
2437     lock_init(&WaitLock, NULL);
2438
2439 #if !defined(_MSC_VER)
2440     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2441 #else
2442     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2443         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2444 #endif
2445
2446     // Initialize splitPoints[] locks
2447     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2448         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2449             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock), NULL);
2450
2451     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2452     AllThreadsShouldExit = false;
2453
2454     // Threads will be put to sleep as soon as created
2455     AllThreadsShouldSleep = true;
2456
2457     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2458     ActiveThreads = 1;
2459     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2460     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2461         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2462
2463     // Launch the helper threads
2464     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2465     {
2466
2467 #if !defined(_MSC_VER)
2468         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2469 #else
2470         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2471 #endif
2472
2473         if (!ok)
2474         {
2475             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2476             Application::exit_with_failure();
2477         }
2478
2479         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2480         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2481     }
2482   }
2483
2484
2485   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2486   // helper threads exit cleanly.
2487
2488   void ThreadsManager::exit_threads() {
2489
2490     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2491     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2492     wake_sleeping_threads();
2493
2494     // This makes the threads to exit idle_loop()
2495     AllThreadsShouldExit = true;
2496
2497     // Wait for thread termination
2498     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2499         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2500
2501     // Now we can safely destroy the locks
2502     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2503         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2504             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2505
2506     lock_destroy(&WaitLock);
2507     lock_destroy(&MPLock);
2508   }
2509
2510
2511   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2512   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2513   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2514
2515   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2516
2517     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2518
2519     SplitPoint* sp;
2520
2521     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2522     return sp != NULL;
2523   }
2524
2525
2526   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2527   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2528   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2529   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2530   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2531   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2532   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2533
2534   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2535
2536     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2537     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2538     assert(ActiveThreads > 1);
2539
2540     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2541         return false;
2542
2543     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2544     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2545
2546     if (localActiveSplitPoints == 0)
2547         // No active split points means that the thread is available as
2548         // a slave for any other thread.
2549         return true;
2550
2551     if (ActiveThreads == 2)
2552         return true;
2553
2554     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2555     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2556     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2557     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2558         return true;
2559
2560     return false;
2561   }
2562
2563
2564   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2565   // a slave for the thread with threadID "master".
2566
2567   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2568
2569     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2570     assert(ActiveThreads > 1);
2571
2572     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2573         if (thread_is_available(i, master))
2574             return true;
2575
2576     return false;
2577   }
2578
2579
2580   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2581   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2582   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2583   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2584   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2585   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2586   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2587   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2588   // split() returns.
2589
2590   template <bool Fake>
2591   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2592                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, bool mateThreat,
2593                              int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2594     assert(p.is_ok());
2595     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2596     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2597     assert(*bestValue <= *alpha);
2598     assert(*alpha < beta);
2599     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2600     assert(depth > Depth(0));
2601     assert(p.thread() >= 0 && p.thread() < ActiveThreads);
2602     assert(ActiveThreads > 1);
2603
2604     int i, master = p.thread();
2605     Thread& masterThread = threads[master];
2606
2607     lock_grab(&MPLock);
2608
2609     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2610     // active split points, don't split.
2611     if (   !available_thread_exists(master)
2612         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2613     {
2614         lock_release(&MPLock);
2615         return;
2616     }
2617
2618     // Pick the next available split point object from the split point stack
2619     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2620
2621     // Initialize the split point object
2622     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2623     splitPoint.stopRequest = false;
2624     splitPoint.ply = ply;
2625     splitPoint.depth = depth;
2626     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2627     splitPoint.alpha = *alpha;
2628     splitPoint.beta = beta;
2629     splitPoint.pvNode = pvNode;
2630     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2631     splitPoint.mp = mp;
2632     splitPoint.moveCount = *moveCount;
2633     splitPoint.pos = &p;
2634     splitPoint.parentSstack = ss;
2635     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2636         splitPoint.slaves[i] = 0;
2637
2638     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2639
2640     // If we are here it means we are not available
2641     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2642
2643     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2644
2645     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2646     for (i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2647         if (thread_is_available(i, master))
2648         {
2649             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2650             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2651             splitPoint.slaves[i] = 1;
2652             workersCnt++;
2653         }
2654
2655     assert(Fake || workersCnt > 1);
2656
2657     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2658     lock_release(&MPLock);
2659
2660     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2661     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2662     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2663         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2664         {
2665             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2666
2667             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2668
2669             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2670         }
2671
2672     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2673     // which it will instantly launch a search, because its state is
2674     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2675     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2676     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2677     idle_loop(master, &splitPoint);
2678
2679     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2680     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2681     lock_grab(&MPLock);
2682
2683     *alpha = splitPoint.alpha;
2684     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2685     masterThread.activeSplitPoints--;
2686     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2687
2688     lock_release(&MPLock);
2689   }
2690
2691
2692   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2693   // to start a new search from the root.
2694
2695   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2696
2697     assert(AllThreadsShouldSleep);
2698     assert(ActiveThreads > 0);
2699
2700     AllThreadsShouldSleep = false;
2701
2702     if (ActiveThreads == 1)
2703         return;
2704
2705 #if !defined(_MSC_VER)
2706     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2707     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2708     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2709 #else
2710     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2711         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2712 #endif
2713
2714   }
2715
2716
2717   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2718   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2719   // finished the job and should be idle.
2720
2721   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2722
2723     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2724
2725     // This makes the threads to go to sleep
2726     AllThreadsShouldSleep = true;
2727   }
2728
2729   /// The RootMoveList class
2730
2731   // RootMoveList c'tor
2732
2733   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2734
2735     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2736     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2737     StateInfo st;
2738     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2739
2740     // Generate all legal moves
2741     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2742
2743     // Add each move to the moves[] array
2744     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2745     {
2746         bool includeMove = includeAllMoves;
2747
2748         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2749             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2750
2751         if (!includeMove)
2752             continue;
2753
2754         // Find a quick score for the move
2755         init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2756         ss[0].eval = VALUE_NONE;
2757         ss[0].currentMove = cur->move;
2758         pos.do_move(cur->move, st);
2759         moves[count].move = cur->move;
2760         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1);
2761         moves[count].pv[0] = cur->move;
2762         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2763         pos.undo_move(cur->move);
2764         count++;
2765     }
2766     sort();
2767   }
2768
2769
2770   // RootMoveList simple methods definitions
2771
2772   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2773
2774     moves[moveNum].nodes = nodes;
2775     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2776   }
2777
2778   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2779
2780     moves[moveNum].ourBeta = our;
2781     moves[moveNum].theirBeta = their;
2782   }
2783
2784   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2785
2786     int j;
2787
2788     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2789         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2790
2791     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2792   }
2793
2794
2795   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2796   // iteration.
2797
2798   void RootMoveList::sort() {
2799
2800     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2801   }
2802
2803
2804   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2805   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2806   // correctly in MultiPV mode.
2807
2808   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2809
2810     int i,j;
2811
2812     for (i = 1; i <= n; i++)
2813     {
2814         RootMove rm = moves[i];
2815         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2816             moves[j] = moves[j - 1];
2817
2818         moves[j] = rm;
2819     }
2820   }
2821
2822 } // namspace