Retire pv[] from SearchStack
[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     SplitPoint SplitPointStack[MAX_THREADS][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
102
103     Lock MPLock, WaitLock;
104
105 #if !defined(_MSC_VER)
106     pthread_cond_t WaitCond;
107 #else
108     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
109 #endif
110
111   };
112
113
114   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
115   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
116   // in the case of moves which fail low).
117
118   struct RootMove {
119
120     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
121
122     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
123     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
124     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
125     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
126     bool operator<(const RootMove& m) const {
127
128         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
129     }
130
131     Move move;
132     Value score;
133     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
134     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
135   };
136
137
138   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
139   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
140
141   class RootMoveList {
142
143   public:
144     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
145
146     int move_count() const { return count; }
147     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
148     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
149     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
150     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
151     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
152
153     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
154     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
155     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
156     void sort();
157     void sort_multipv(int n);
158
159   private:
160     static const int MaxRootMoves = 500;
161     RootMove moves[MaxRootMoves];
162     int count;
163   };
164
165
166   /// Adjustments
167
168   // Step 6. Razoring
169
170   // Maximum depth for razoring
171   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
172
173   // Dynamic razoring margin based on depth
174   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
175
176   // Step 8. Null move search with verification search
177
178   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
179   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
180   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
181
182   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
183   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
184
185   // Step 9. Internal iterative deepening
186
187   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
188   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 5 * OnePly /* PV */};
189
190   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
191   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
192   const Value IIDMargin = Value(0x100);
193
194   // Step 11. Decide the new search depth
195
196   // Extensions. Configurable UCI options
197   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
198   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
199   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
200
201   // Minimum depth for use of singular extension
202   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 6 * OnePly /* PV */};
203
204   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
205   // remaining ones we will extend it.
206   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
207
208   // Step 12. Futility pruning
209
210   // Futility margin for quiescence search
211   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
212
213   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
214   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
215   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
216
217   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 0)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
218   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
219
220   // Step 14. Reduced search
221
222   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
223   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
224
225   template <NodeType PV>
226   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
227
228   // Common adjustments
229
230   // Search depth at iteration 1
231   const Depth InitialDepth = OnePly;
232
233   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
234   // better than the second best move.
235   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
236
237   // Last seconds noise filtering (LSN)
238   const bool UseLSNFiltering = false;
239   const int LSNTime = 100; // In milliseconds
240   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
241   bool loseOnTime = false;
242
243
244   /// Global variables
245
246   // Iteration counter
247   int Iteration;
248
249   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
250   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
251   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
252
253   // Search window management
254   int AspirationDelta;
255
256   // MultiPV mode
257   int MultiPV;
258
259   // Time managment variables
260   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
261   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
262   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
263   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
264
265   // Log file
266   bool UseLogFile;
267   std::ofstream LogFile;
268
269   // Multi-threads related variables
270   Depth MinimumSplitDepth;
271   int MaxThreadsPerSplitPoint;
272   ThreadsManager TM;
273
274   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
275   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
276   int NodesSincePoll;
277   int NodesBetweenPolls = 30000;
278
279   // History table
280   History H;
281
282   /// Local functions
283
284   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
285   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
286
287   template <NodeType PvNode>
288   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
289
290   template <NodeType PvNode>
291   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
292
293   template <NodeType PvNode>
294   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
295
296   template <NodeType PvNode>
297   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
298
299   void update_pv(SearchStack* ss);
300   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack* ss);
301   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
302   bool value_is_mate(Value value);
303   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss);
304   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
305   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
306   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
307   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
308   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
309   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
310
311   int current_search_time();
312   int nps();
313   void poll();
314   void ponderhit();
315   void wait_for_stop_or_ponderhit();
316   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
317   void print_pv_info(const Position& pos, Move* ss, Value alpha, Value beta, Value value);
318
319 #if !defined(_MSC_VER)
320   void *init_thread(void *threadID);
321 #else
322   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
323 #endif
324
325 }
326
327
328 ////
329 //// Functions
330 ////
331
332 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
333 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
334
335 void init_threads() { TM.init_threads(); }
336 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
337 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
338
339
340 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
341
342 void init_search() {
343
344   int d;  // depth (OnePly == 2)
345   int hd; // half depth (OnePly == 1)
346   int mc; // moveCount
347
348   // Init reductions array
349   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
350   {
351       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
352       double nonPVRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 1.5;
353       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
354       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
355   }
356
357   // Init futility margins array
358   for (d = 0; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
359       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = 112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45;
360
361   // Init futility move count array
362   for (d = 0; d < 32; d++)
363       FutilityMoveCountArray[d] = 3 + (1 << (3 * d / 8));
364 }
365
366
367 // SearchStack::init() initializes a search stack entry.
368 // Called at the beginning of search() when starting to examine a new node.
369 void SearchStack::init() {
370
371   currentMove = threatMove = bestMove = MOVE_NONE;
372   reduction = Depth(0);
373   eval = VALUE_NONE;
374 }
375
376 // SearchStack::initKillers() initializes killers for a search stack entry
377 void SearchStack::initKillers() {
378
379   mateKiller = MOVE_NONE;
380   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
381       killers[i] = MOVE_NONE;
382 }
383
384
385 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
386 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
387
388 int perft(Position& pos, Depth depth)
389 {
390     StateInfo st;
391     Move move;
392     int sum = 0;
393     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
394
395     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
396     // the moves, just to count them.
397     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
398     {
399         while (mp.get_next_move()) sum++;
400         return sum;
401     }
402
403     // Loop through all legal moves
404     CheckInfo ci(pos);
405     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
406     {
407         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
408         sum += perft(pos, depth - OnePly);
409         pos.undo_move(move);
410     }
411     return sum;
412 }
413
414
415 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
416 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
417 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
418 /// when a quit command is received during the search.
419
420 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
421            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
422            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
423
424   // Initialize global search variables
425   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
426   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
427   NodesSincePoll = 0;
428   TM.resetNodeCounters();
429   SearchStartTime = get_system_time();
430   ExactMaxTime = maxTime;
431   MaxDepth = maxDepth;
432   MaxNodes = maxNodes;
433   InfiniteSearch = infinite;
434   PonderSearch = ponder;
435   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
436
437   // Look for a book move, only during games, not tests
438   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
439   {
440       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
441           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
442
443       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
444       if (bookMove != MOVE_NONE)
445       {
446           if (PonderSearch)
447               wait_for_stop_or_ponderhit();
448
449           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
450           return true;
451       }
452   }
453
454   // Reset loseOnTime flag at the beginning of a new game
455   if (button_was_pressed("New Game"))
456       loseOnTime = false;
457
458   // Read UCI option values
459   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
460   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
461       TT.clear();
462
463   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
464   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
465   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
466   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
467   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
468   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
469   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
470   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
471   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
472   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
473   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
474   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
475
476   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
477   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
478   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
479   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
480   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
481
482   if (UseLogFile)
483       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
484
485   read_weights(pos.side_to_move());
486
487   // Set the number of active threads
488   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
489   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
490   {
491       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
492       init_eval(TM.active_threads());
493   }
494
495   // Wake up sleeping threads
496   TM.wake_sleeping_threads();
497
498   // Set thinking time
499   int myTime = time[side_to_move];
500   int myIncrement = increment[side_to_move];
501   if (UseTimeManagement)
502   {
503       if (!movesToGo) // Sudden death time control
504       {
505           if (myIncrement)
506           {
507               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
508               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
509           }
510           else // Blitz game without increment
511           {
512               MaxSearchTime = myTime / 30;
513               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
514           }
515       }
516       else // (x moves) / (y minutes)
517       {
518           if (movesToGo == 1)
519           {
520               MaxSearchTime = myTime / 2;
521               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
522           }
523           else
524           {
525               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
526               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
527           }
528       }
529
530       if (get_option_value_bool("Ponder"))
531       {
532           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
533           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
534       }
535   }
536
537   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
538   // heavy time pressure.
539   if (MaxNodes)
540       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
541   else if (myTime && myTime < 1000)
542       NodesBetweenPolls = 1000;
543   else if (myTime && myTime < 5000)
544       NodesBetweenPolls = 5000;
545   else
546       NodesBetweenPolls = 30000;
547
548   // Write search information to log file
549   if (UseLogFile)
550       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
551               << "infinite: "  << infinite
552               << " ponder: "   << ponder
553               << " time: "     << myTime
554               << " increment: " << myIncrement
555               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
556
557   // LSN filtering. Used only for developing purposes, disabled by default
558   if (   UseLSNFiltering
559       && loseOnTime)
560   {
561       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
562        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
563            /* wait here */;
564   }
565
566   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
567   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
568
569   if (UseLSNFiltering)
570   {
571       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
572       // decide to lose on time.
573       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
574           && myTime < LSNTime
575           && myIncrement == 0
576           && movesToGo == 0
577           && v < -LSNValue)
578       {
579           loseOnTime = true;
580       }
581       else if (loseOnTime)
582       {
583           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
584           loseOnTime = false;
585       }
586   }
587
588   if (UseLogFile)
589       LogFile.close();
590
591   TM.put_threads_to_sleep();
592
593   return !Quit;
594 }
595
596
597 namespace {
598
599   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
600   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
601   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
602   // reached.
603
604   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
605
606     Position p(pos, pos.thread());
607     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
608     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
609     Move EasyMove = MOVE_NONE;
610     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
611
612     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
613     RootMoveList rml(p, searchMoves);
614
615     // Handle special case of searching on a mate/stale position
616     if (rml.move_count() == 0)
617     {
618         if (PonderSearch)
619             wait_for_stop_or_ponderhit();
620
621         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
622     }
623
624     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
625     // so to output information also for iteration 1.
626     cout << "info depth " << 1
627          << "\ninfo depth " << 1
628          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
629          << " time " << current_search_time()
630          << " nodes " << TM.nodes_searched()
631          << " nps " << nps()
632          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
633
634     // Initialize
635     TT.new_search();
636     H.clear();
637     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
638     pv[0] = pv[1] = MOVE_NONE;
639     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
640     Iteration = 1;
641
642     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
643     if (   rml.move_count() == 1
644         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
645         EasyMove = rml.get_move(0);
646
647     // Iterative deepening loop
648     while (Iteration < PLY_MAX)
649     {
650         // Initialize iteration
651         Iteration++;
652         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
653
654         cout << "info depth " << Iteration << endl;
655
656         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
657         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
658         {
659             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
660             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
661
662             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
663             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
664
665             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
666             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
667         }
668
669         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
670         value = root_search(p, ss, pv, rml, &alpha, &beta);
671
672         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
673         // been overwritten during the search.
674         TT.insert_pv(p, pv);
675
676         if (AbortSearch)
677             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
678
679         //Save info about search result
680         ValueByIteration[Iteration] = value;
681
682         // Drop the easy move if differs from the new best move
683         if (pv[0] != EasyMove)
684             EasyMove = MOVE_NONE;
685
686         if (UseTimeManagement)
687         {
688             // Time to stop?
689             bool stopSearch = false;
690
691             // Stop search early if there is only a single legal move,
692             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
693             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
694                 stopSearch = true;
695
696             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
697             if (  Iteration >= 6
698                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
699                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
700                 stopSearch = true;
701
702             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
703             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
704             if (   Iteration >= 8
705                 && EasyMove == pv[0]
706                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
707                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
708                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
709                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
710                 stopSearch = true;
711
712             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
713             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
714                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
715                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
716
717             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
718             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
719             // move at the next iteration anyway.
720             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
721                 stopSearch = true;
722
723             if (stopSearch)
724             {
725                 if (PonderSearch)
726                     StopOnPonderhit = true;
727                 else
728                     break;
729             }
730         }
731
732         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
733             break;
734     }
735
736     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
737     // best move before we are told to do so.
738     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
739         wait_for_stop_or_ponderhit();
740     else
741         // Print final search statistics
742         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
743              << " nps " << nps()
744              << " time " << current_search_time()
745              << " hashfull " << TT.full() << endl;
746
747     // Print the best move and the ponder move to the standard output
748     if (pv[0] == MOVE_NONE)
749     {
750         pv[0] = rml.get_move(0);
751         pv[1] = MOVE_NONE;
752     }
753
754     assert(pv[0] != MOVE_NONE);
755
756     cout << "bestmove " << pv[0];
757
758     if (pv[1] != MOVE_NONE)
759         cout << " ponder " << pv[1];
760
761     cout << endl;
762
763     if (UseLogFile)
764     {
765         if (dbg_show_mean)
766             dbg_print_mean(LogFile);
767
768         if (dbg_show_hit_rate)
769             dbg_print_hit_rate(LogFile);
770
771         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
772                 << "\nNodes/second: " << nps()
773                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, pv[0]);
774
775         StateInfo st;
776         p.do_move(pv[0], st);
777         LogFile << "\nPonder move: "
778                 << move_to_san(p, pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
779                 << endl;
780     }
781     return rml.get_move_score(0);
782   }
783
784
785   // root_search() is the function which searches the root node. It is
786   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
787   // scheme, prints some information to the standard output and handles
788   // the fail low/high loops.
789
790   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
791
792     EvalInfo ei;
793     StateInfo st;
794     CheckInfo ci(pos);
795     int64_t nodes;
796     Move move;
797     Depth depth, ext, newDepth;
798     Value value, alpha, beta;
799     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
800     int researchCountFH, researchCountFL;
801
802     researchCountFH = researchCountFL = 0;
803     alpha = *alphaPtr;
804     beta = *betaPtr;
805     isCheck = pos.is_check();
806
807     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, init_ss_array() has already initialized root node)
808     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
809     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
810     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
811
812     // Step 5. Evaluate the position statically
813     // At root we do this only to get reference value for child nodes
814     if (!isCheck)
815         ss->eval = evaluate(pos, ei);
816
817     // Step 6. Razoring (omitted at root)
818     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
819     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
820     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
821
822     // Step extra. Fail low loop
823     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
824     // with bigger window until we are not failing low anymore.
825     while (1)
826     {
827         // Sort the moves before to (re)search
828         rml.sort();
829
830         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
831         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
832         {
833             // This is used by time management
834             FirstRootMove = (i == 0);
835
836             // Save the current node count before the move is searched
837             nodes = TM.nodes_searched();
838
839             // Reset beta cut-off counters
840             TM.resetBetaCounters();
841
842             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
843             // the standard output.
844             move = ss->currentMove = rml.get_move(i);
845
846             if (current_search_time() >= 1000)
847                 cout << "info currmove " << move
848                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
849
850             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
851             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
852
853             // Step 11. Decide the new search depth
854             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
855             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
856             newDepth = depth + ext;
857
858             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
859
860             // Step extra. Fail high loop
861             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
862             // high anymore.
863             value = - VALUE_INFINITE;
864
865             while (1)
866             {
867                 // Step 13. Make the move
868                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
869
870                 // Step extra. pv search
871                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
872                 // and for fail high research (value > alpha)
873                 if (i < MultiPV || value > alpha)
874                 {
875                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
876                     if (MultiPV > 1)
877                         alpha = -VALUE_INFINITE;
878
879                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
880                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
881                 }
882                 else
883                 {
884                     // Step 14. Reduced search
885                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
886                     bool doFullDepthSearch = true;
887
888                     if (    depth >= 3 * OnePly
889                         && !dangerous
890                         && !captureOrPromotion
891                         && !move_is_castle(move))
892                     {
893                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
894                         if (ss->reduction)
895                         {
896                             assert(newDepth-ss->reduction >= OnePly);
897
898                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
899                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
900                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
901                         }
902
903                         // The move failed high, but if reduction is very big we could
904                         // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
905                         // if the move fails high again then go with full depth search.
906                         if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
907                         {
908                             assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
909
910                             ss->reduction = OnePly;
911                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
912                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
913                         }
914                         ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
915                     }
916
917                     // Step 15. Full depth search
918                     if (doFullDepthSearch)
919                     {
920                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
921                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
922
923                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
924                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
925                         if (value > alpha)
926                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
927                     }
928                 }
929
930                 // Step 16. Undo move
931                 pos.undo_move(move);
932
933                 // Can we exit fail high loop ?
934                 if (AbortSearch || value < beta)
935                     break;
936
937                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
938                 // the score before research in case we run out of time while researching.
939                 rml.set_move_score(i, value);
940                 update_pv(ss);
941                 pv[0] = ss->bestMove;
942                 TT.extract_pv(pos, pv, PLY_MAX);
943                 rml.set_move_pv(i, pv);
944
945                 // Print information to the standard output
946                 print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
947
948                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
949                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
950                 researchCountFH++;
951
952             } // End of fail high loop
953
954             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
955             // was aborted because the user interrupted the search or because we
956             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
957             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
958             // move and/or PV.
959             if (AbortSearch)
960                 break;
961
962             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
963             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
964             int64_t our, their;
965             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
966             rml.set_beta_counters(i, our, their);
967             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
968
969             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
970             assert(value < beta);
971
972             // Step 17. Check for new best move
973             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
974                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
975             else
976             {
977                 // PV move or new best move!
978
979                 // Update PV
980                 rml.set_move_score(i, value);
981                 update_pv(ss);
982                 pv[0] = ss->bestMove;
983                 TT.extract_pv(pos, pv, PLY_MAX);
984                 rml.set_move_pv(i, pv);
985
986                 if (MultiPV == 1)
987                 {
988                     // We record how often the best move has been changed in each
989                     // iteration. This information is used for time managment: When
990                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
991                     if (i > 0)
992                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
993
994                     // Print information to the standard output
995                     print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
996
997                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
998                     if (value > alpha)
999                         alpha = value;
1000                 }
1001                 else // MultiPV > 1
1002                 {
1003                     rml.sort_multipv(i);
1004                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
1005                     {
1006                         cout << "info multipv " << j + 1
1007                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
1008                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
1009                              << " time " << current_search_time()
1010                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
1011                              << " nps " << nps()
1012                              << " pv ";
1013
1014                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
1015                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1016
1017                         cout << endl;
1018                     }
1019                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
1020                 }
1021             } // PV move or new best move
1022
1023             assert(alpha >= *alphaPtr);
1024
1025             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
1026
1027             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
1028                 StopOnPonderhit = false;
1029         }
1030
1031         // Can we exit fail low loop ?
1032         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
1033             break;
1034
1035         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1036         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
1037         researchCountFL++;
1038
1039     } // Fail low loop
1040
1041     // Sort the moves before to return
1042     rml.sort();
1043
1044     return alpha;
1045   }
1046
1047
1048   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
1049
1050   template <NodeType PvNode>
1051   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1052
1053     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1054     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1055     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1056     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1057     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1058
1059     Move movesSearched[256];
1060     EvalInfo ei;
1061     StateInfo st;
1062     const TTEntry* tte;
1063     Key posKey;
1064     Move ttMove, move, excludedMove;
1065     Depth ext, newDepth;
1066     Value bestValue, value, oldAlpha;
1067     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
1068     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1069     bool mateThreat = false;
1070     int moveCount = 0;
1071     int threadID = pos.thread();
1072     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1073     oldAlpha = alpha;
1074
1075     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
1076     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1077     ss->init();
1078     (ss+2)->initKillers();
1079
1080     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
1081     {
1082         NodesSincePoll = 0;
1083         poll();
1084     }
1085
1086     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1087     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1088         return Value(0);
1089
1090     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1091         return VALUE_DRAW;
1092
1093     // Step 3. Mate distance pruning
1094     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1095     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1096     if (alpha >= beta)
1097         return alpha;
1098
1099     // Step 4. Transposition table lookup
1100
1101     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1102     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1103     excludedMove = ss->excludedMove;
1104     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1105
1106     tte = TT.retrieve(posKey);
1107     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1108
1109     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1110     // This is to avoid problems in the following areas:
1111     //
1112     // * Repetition draw detection
1113     // * Fifty move rule detection
1114     // * Searching for a mate
1115     // * Printing of full PV line
1116
1117     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1118     {
1119         // Refresh tte entry to avoid aging
1120         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->king_danger());
1121
1122         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1123         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1124     }
1125
1126     // Step 5. Evaluate the position statically
1127     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1128     isCheck = pos.is_check();
1129     if (!isCheck)
1130     {
1131         if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1132         {
1133             ss->eval = tte->static_value();
1134             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1135         }
1136         else
1137             ss->eval = evaluate(pos, ei);
1138
1139         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1140         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1141     }
1142
1143     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1144     if (   !PvNode
1145         &&  depth < RazorDepth
1146         && !isCheck
1147         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1148         &&  ttMove == MOVE_NONE
1149         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1150         && !value_is_mate(beta)
1151         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1152     {
1153         // Pass ss->eval to qsearch() and avoid an evaluate call
1154         if (!tte || tte->static_value() == VALUE_NONE)
1155             TT.store(posKey, ss->eval, VALUE_TYPE_EXACT, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1156
1157         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1158         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply);
1159         if (v < rbeta)
1160             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1161             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1162             return v;
1163     }
1164
1165     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1166     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1167     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1168     if (   !PvNode
1169         && !ss->skipNullMove
1170         &&  depth < RazorDepth
1171         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1172         && !isCheck
1173         && !value_is_mate(beta)
1174         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1175         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1176
1177     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1178     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1179     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1180     // NullMoveMargin under beta.
1181     if (   !PvNode
1182         && !ss->skipNullMove
1183         &&  depth > OnePly
1184         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0)
1185         && !isCheck
1186         && !value_is_mate(beta)
1187         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1188     {
1189         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1190
1191         // Null move dynamic reduction based on depth
1192         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1193
1194         // Null move dynamic reduction based on value
1195         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1196             R++;
1197
1198         pos.do_null_move(st);
1199         (ss+1)->skipNullMove = true;
1200
1201         nullValue = depth-R*OnePly < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1202                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, ply+1);
1203         (ss+1)->skipNullMove = false;
1204         pos.undo_null_move();
1205
1206         if (nullValue >= beta)
1207         {
1208             // Do not return unproven mate scores
1209             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1210                 nullValue = beta;
1211
1212             // Do zugzwang verification search at high depths
1213             if (depth < 6 * OnePly)
1214                 return nullValue;
1215
1216             ss->skipNullMove = true;
1217             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-5*OnePly, ply);
1218             ss->skipNullMove = false;
1219
1220             if (v >= beta)
1221                 return nullValue;
1222         }
1223         else
1224         {
1225             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1226             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1227             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1228             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1229             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1230             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1231             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1232                 mateThreat = true;
1233
1234             ss->threatMove = (ss+1)->currentMove;
1235             if (   depth < ThreatDepth
1236                 && (ss-1)->reduction
1237                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, ss->threatMove))
1238                 return beta - 1;
1239         }
1240     }
1241
1242     // Step 9. Internal iterative deepening
1243     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1244         &&  ttMove == MOVE_NONE
1245         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1246     {
1247         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1248
1249         ss->skipNullMove = true;
1250         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1251         ss->skipNullMove = false;
1252
1253         ttMove = ss->bestMove;
1254         tte = TT.retrieve(posKey);
1255     }
1256
1257     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1258     if (PvNode)
1259         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1260
1261     // Initialize a MovePicker object for the current position
1262     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1263     CheckInfo ci(pos);
1264     bool singularExtensionNode =   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1265                                 && tte && tte->move()
1266                                 && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1267                                 && is_lower_bound(tte->type())
1268                                 && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly;
1269
1270     // Step 10. Loop through moves
1271     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1272     while (   bestValue < beta
1273            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1274            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1275     {
1276       assert(move_is_ok(move));
1277
1278       if (move == excludedMove)
1279           continue;
1280
1281       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1282       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1283       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1284
1285       // Step 11. Decide the new search depth
1286       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1287
1288       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1289       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1290       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1291       if (   singularExtensionNode
1292           && move == tte->move()
1293           && ext < OnePly)
1294       {
1295           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1296
1297           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1298           {
1299               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1300               ss->excludedMove = move;
1301               ss->skipNullMove = true;
1302               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1303               ss->skipNullMove = false;
1304               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1305               if (v < ttValue - SingularExtensionMargin)
1306                   ext = OnePly;
1307           }
1308       }
1309
1310       newDepth = depth - OnePly + ext;
1311
1312       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1313       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1314
1315       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1316       if (   !PvNode
1317           && !captureOrPromotion
1318           && !isCheck
1319           && !dangerous
1320           &&  move != ttMove
1321           && !move_is_castle(move))
1322       {
1323           // Move count based pruning
1324           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1325               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1326               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1327               continue;
1328
1329           // Value based pruning
1330           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly for predicted depth,
1331           // but fixing this made program slightly weaker.
1332           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1333           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1334                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1335
1336           if (futilityValueScaled < beta)
1337           {
1338               if (futilityValueScaled > bestValue)
1339                   bestValue = futilityValueScaled;
1340               continue;
1341           }
1342       }
1343
1344       // Step 13. Make the move
1345       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1346
1347       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1348       // The first move in list is the expected PV
1349       if (PvNode && moveCount == 1)
1350           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1351                                     : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1352       else
1353       {
1354           // Step 14. Reduced depth search
1355           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1356           bool doFullDepthSearch = true;
1357
1358           if (    depth >= 3 * OnePly
1359               && !captureOrPromotion
1360               && !dangerous
1361               && !move_is_castle(move)
1362               && !move_is_killer(move, ss))
1363           {
1364               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1365               if (ss->reduction)
1366               {
1367                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1368                   value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1369                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1370
1371                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1372               }
1373
1374               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1375               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1376               // if the move fails high again then go with full depth search.
1377               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1378               {
1379                   assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1380
1381                   ss->reduction = OnePly;
1382                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, ply+1);
1383                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1384               }
1385               ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1386           }
1387
1388           // Step 15. Full depth search
1389           if (doFullDepthSearch)
1390           {
1391               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1392                                         : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1393
1394               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1395               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1396               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1397               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1398                   value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1399                                             : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1400           }
1401       }
1402
1403       // Step 16. Undo move
1404       pos.undo_move(move);
1405
1406       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1407
1408       // Step 17. Check for new best move
1409       if (value > bestValue)
1410       {
1411           bestValue = value;
1412           if (value > alpha)
1413           {
1414               if (PvNode && value < beta) // This guarantees that always: alpha < beta
1415                   alpha = value;
1416
1417               update_pv(ss);
1418
1419               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1420                   ss->mateKiller = move;
1421           }
1422       }
1423
1424       // Step 18. Check for split
1425       if (   depth >= MinimumSplitDepth
1426           && TM.active_threads() > 1
1427           && bestValue < beta
1428           && TM.available_thread_exists(threadID)
1429           && !AbortSearch
1430           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1431           && Iteration <= 99)
1432           TM.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1433                               mateThreat, &moveCount, &mp, PvNode);
1434     }
1435
1436     // Step 19. Check for mate and stalemate
1437     // All legal moves have been searched and if there are
1438     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1439     // If one move was excluded return fail low score.
1440     if (!moveCount)
1441         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1442
1443     // Step 20. Update tables
1444     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1445     // history counters, and killer moves.
1446     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1447         return bestValue;
1448
1449     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1450     move = (bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove);
1451     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), f, depth, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1452
1453     // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1454     if (bestValue >= beta)
1455     {
1456         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1457         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1458         {
1459             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1460             update_killers(move, ss);
1461         }
1462     }
1463
1464     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1465
1466     return bestValue;
1467   }
1468
1469
1470   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1471   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1472   // less than OnePly).
1473
1474   template <NodeType PvNode>
1475   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1476
1477     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1478     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1479     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1480     assert(depth <= 0);
1481     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1482     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1483
1484     EvalInfo ei;
1485     StateInfo st;
1486     Move ttMove, move;
1487     Value bestValue, value, futilityValue, futilityBase;
1488     bool isCheck, deepChecks, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1489     const TTEntry* tte;
1490     Value oldAlpha = alpha;
1491
1492     TM.incrementNodeCounter(pos.thread());
1493     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1494     ss->eval = VALUE_NONE;
1495
1496     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1497     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1498         return VALUE_DRAW;
1499
1500     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1501     // pruning, but only for move ordering.
1502     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1503     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1504
1505     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1506     {
1507         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1508         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1509     }
1510
1511     isCheck = pos.is_check();
1512
1513     // Evaluate the position statically
1514     if (isCheck)
1515     {
1516         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1517         deepChecks = enoughMaterial = false;
1518     }
1519     else
1520     {
1521         if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1522         {
1523             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1524             bestValue = tte->static_value();
1525         }
1526         else
1527             bestValue = evaluate(pos, ei);
1528
1529         ss->eval = bestValue;
1530         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1531
1532         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1533         if (bestValue >= beta)
1534         {
1535             if (!tte)
1536                 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()]);
1537
1538             return bestValue;
1539         }
1540
1541         if (PvNode && bestValue > alpha)
1542             alpha = bestValue;
1543
1544         // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1545         deepChecks = (depth == -OnePly && bestValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1546
1547         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1548         futilityBase = bestValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1549         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1550     }
1551
1552     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1553     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1554     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1555     // and we are near beta) will be generated.
1556     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1557     CheckInfo ci(pos);
1558
1559     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1560     while (   alpha < beta
1561            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1562     {
1563       assert(move_is_ok(move));
1564
1565       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1566
1567       // Futility pruning
1568       if (   !PvNode
1569           && !isCheck
1570           && !moveIsCheck
1571           &&  move != ttMove
1572           &&  enoughMaterial
1573           && !move_is_promotion(move)
1574           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1575       {
1576           futilityValue =  futilityBase
1577                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1578                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1579
1580           if (futilityValue < alpha)
1581           {
1582               if (futilityValue > bestValue)
1583                   bestValue = futilityValue;
1584               continue;
1585           }
1586       }
1587
1588       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1589       evasionPrunable =   isCheck
1590                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1591                        && !pos.move_is_capture(move)
1592                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1593                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1594
1595       // Don't search moves with negative SEE values
1596       if (   !PvNode
1597           && (!isCheck || evasionPrunable)
1598           &&  move != ttMove
1599           && !move_is_promotion(move)
1600           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1601           continue;
1602
1603       // Update current move
1604       ss->currentMove = move;
1605
1606       // Make and search the move
1607       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1608       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1);
1609       pos.undo_move(move);
1610
1611       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1612
1613       // New best move?
1614       if (value > bestValue)
1615       {
1616           bestValue = value;
1617           if (value > alpha)
1618           {
1619               alpha = value;
1620               update_pv(ss);
1621           }
1622        }
1623     }
1624
1625     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1626     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1627     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1628         return value_mated_in(ply);
1629
1630     // Update transposition table
1631     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1632     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1633     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), f, d, ss->bestMove, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1634
1635     // Update killers only for checking moves that fails high
1636     if (    bestValue >= beta
1637         && !pos.move_is_capture_or_promotion(ss->bestMove))
1638         update_killers(ss->bestMove, ss);
1639
1640     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1641
1642     return bestValue;
1643   }
1644
1645
1646   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1647   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1648   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1649   // table, done a null move search, and searched the first move before
1650   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1651   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1652   // care of after we return from the split point.
1653
1654   template <NodeType PvNode>
1655   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1656
1657     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1658     assert(TM.active_threads() > 1);
1659
1660     StateInfo st;
1661     Move move;
1662     Depth ext, newDepth;
1663     Value value;
1664     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1665     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1666     int moveCount;
1667     value = -VALUE_INFINITE;
1668
1669     Position pos(*sp->pos, threadID);
1670     CheckInfo ci(pos);
1671     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1672     isCheck = pos.is_check();
1673
1674     // Step 10. Loop through moves
1675     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1676     lock_grab(&(sp->lock));
1677
1678     while (    sp->bestValue < sp->beta
1679            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1680            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1681     {
1682       moveCount = ++sp->moveCount;
1683       lock_release(&(sp->lock));
1684
1685       assert(move_is_ok(move));
1686
1687       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1688       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1689
1690       // Step 11. Decide the new search depth
1691       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1692       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1693
1694       // Update current move
1695       ss->currentMove = move;
1696
1697       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1698       if (   !PvNode
1699           && !captureOrPromotion
1700           && !isCheck
1701           && !dangerous
1702           && !move_is_castle(move))
1703       {
1704           // Move count based pruning
1705           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1706               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1707               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1708           {
1709               lock_grab(&(sp->lock));
1710               continue;
1711           }
1712
1713           // Value based pruning
1714           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1715           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1716                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1717
1718           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1719           {
1720               lock_grab(&(sp->lock));
1721
1722               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1723                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1724               continue;
1725           }
1726       }
1727
1728       // Step 13. Make the move
1729       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1730
1731       // Step 14. Reduced search
1732       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1733       bool doFullDepthSearch = true;
1734
1735       if (   !captureOrPromotion
1736           && !dangerous
1737           && !move_is_castle(move)
1738           && !move_is_killer(move, ss))
1739       {
1740           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1741           if (ss->reduction)
1742           {
1743               Value localAlpha = sp->alpha;
1744               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1745               value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1746                                  : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, d, sp->ply+1);
1747
1748               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1749           }
1750
1751           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1752           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1753           // if the move fails high again then go with full depth search.
1754           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1755           {
1756               assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1757
1758               ss->reduction = OnePly;
1759               Value localAlpha = sp->alpha;
1760               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, sp->ply+1);
1761               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1762           }
1763           ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1764       }
1765
1766       // Step 15. Full depth search
1767       if (doFullDepthSearch)
1768       {
1769           Value localAlpha = sp->alpha;
1770           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1771                                     : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1);
1772
1773           // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1774           // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1775           // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1776           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1777               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, Depth(0), sp->ply+1)
1778                                         : - search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1);
1779       }
1780
1781       // Step 16. Undo move
1782       pos.undo_move(move);
1783
1784       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1785
1786       // Step 17. Check for new best move
1787       lock_grab(&(sp->lock));
1788
1789       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1790       {
1791           sp->bestValue = value;
1792
1793           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1794           {
1795               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1796                   sp->stopRequest = true;
1797
1798               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1799                   sp->alpha = value;
1800
1801               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss);
1802           }
1803       }
1804     }
1805
1806     /* Here we have the lock still grabbed */
1807
1808     sp->slaves[threadID] = 0;
1809
1810     lock_release(&(sp->lock));
1811   }
1812
1813   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
1814   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
1815   // current node.
1816
1817   void update_pv(SearchStack* ss) {
1818
1819     ss->bestMove = ss->currentMove;
1820   }
1821
1822
1823   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
1824   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
1825   // the PV at the parent node.
1826
1827   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack* ss) {
1828
1829     pss->bestMove = ss->bestMove = ss->currentMove;
1830   }
1831
1832
1833   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1834   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1835   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1836   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1837   // second move is assumed to be a move from the current position.
1838
1839   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1840
1841     Square f1, t1, f2, t2;
1842     Piece p;
1843
1844     assert(move_is_ok(m1));
1845     assert(move_is_ok(m2));
1846
1847     if (m2 == MOVE_NONE)
1848         return false;
1849
1850     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1851     f2 = move_from(m2);
1852     t1 = move_to(m1);
1853     if (f2 == t1)
1854         return true;
1855
1856     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1857     t2 = move_to(m2);
1858     f1 = move_from(m1);
1859     if (t2 == f1)
1860         return true;
1861
1862     // Case 3: Moving through the vacated square
1863     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1864         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1865       return true;
1866
1867     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1868     p = pos.piece_on(t1);
1869     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1870         return true;
1871
1872     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1873     if (    piece_is_slider(p)
1874         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1875         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1876     {
1877         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1878         // move is the opposite of the checking piece.
1879         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1880         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1881
1882         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1883             return true;
1884     }
1885     return false;
1886   }
1887
1888
1889   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
1890   // eventually compensated for the ply.
1891
1892   bool value_is_mate(Value value) {
1893
1894     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1895
1896     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1897           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1898   }
1899
1900
1901   // move_is_killer() checks if the given move is among the
1902   // killer moves of that ply.
1903
1904   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1905
1906       const Move* k = ss->killers;
1907       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
1908           if (*k == m)
1909               return true;
1910
1911       return false;
1912   }
1913
1914
1915   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1916   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1917   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1918   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1919   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1920   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1921   template <NodeType PvNode>
1922   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1923                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1924
1925     assert(m != MOVE_NONE);
1926
1927     Depth result = Depth(0);
1928     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1929
1930     if (*dangerous)
1931     {
1932         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1933             result += CheckExtension[PvNode];
1934
1935         if (singleEvasion)
1936             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1937
1938         if (mateThreat)
1939             result += MateThreatExtension[PvNode];
1940     }
1941
1942     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1943     {
1944         Color c = pos.side_to_move();
1945         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1946         {
1947             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1948             *dangerous = true;
1949         }
1950         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1951         {
1952             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1953             *dangerous = true;
1954         }
1955     }
1956
1957     if (   captureOrPromotion
1958         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1959         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1960             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1961         && !move_is_promotion(m)
1962         && !move_is_ep(m))
1963     {
1964         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1965         *dangerous = true;
1966     }
1967
1968     if (   PvNode
1969         && captureOrPromotion
1970         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1971         && pos.see_sign(m) >= 0)
1972     {
1973         result += OnePly/2;
1974         *dangerous = true;
1975     }
1976
1977     return Min(result, OnePly);
1978   }
1979
1980
1981   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1982   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1983
1984   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1985
1986     assert(move_is_ok(m));
1987     assert(threat && move_is_ok(threat));
1988     assert(!pos.move_is_check(m));
1989     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1990     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1991
1992     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1993
1994     mfrom = move_from(m);
1995     mto = move_to(m);
1996     tfrom = move_from(threat);
1997     tto = move_to(threat);
1998
1999     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2000     if (mfrom == tto)
2001         return true;
2002
2003     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2004     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2005     if (   pos.move_is_capture(threat)
2006         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2007             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2008         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2009         return true;
2010
2011     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2012     // prune safe moves which block its ray.
2013     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2014         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2015         && pos.see_sign(m) >= 0)
2016         return true;
2017
2018     return false;
2019   }
2020
2021
2022   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2023   // can be used at a given point in search.
2024
2025   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2026
2027     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2028
2029     return   (   tte->depth() >= depth
2030               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2031               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2032
2033           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2034               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2035   }
2036
2037
2038   // refine_eval() returns the transposition table score if
2039   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2040
2041   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2042
2043       if (!tte)
2044           return defaultEval;
2045
2046       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2047
2048       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2049           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2050           return v;
2051
2052       return defaultEval;
2053   }
2054
2055
2056   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2057   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2058
2059   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2060                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2061
2062     Move m;
2063
2064     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2065
2066     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2067     {
2068         m = movesSearched[i];
2069
2070         assert(m != move);
2071
2072         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2073             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2074     }
2075   }
2076
2077
2078   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2079   // among the killer moves of that ply.
2080
2081   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2082
2083     if (m == ss->killers[0])
2084         return;
2085
2086     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2087         ss->killers[i] = ss->killers[i - 1];
2088
2089     ss->killers[0] = m;
2090   }
2091
2092
2093   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2094   // the static position evaluation before and after the move.
2095
2096   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2097
2098     if (   m != MOVE_NULL
2099         && before != VALUE_NONE
2100         && after != VALUE_NONE
2101         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2102         && !move_is_castle(m)
2103         && !move_is_promotion(m))
2104         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2105   }
2106
2107
2108   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2109   // since the beginning of the current search.
2110
2111   int current_search_time() {
2112
2113     return get_system_time() - SearchStartTime;
2114   }
2115
2116
2117   // nps() computes the current nodes/second count.
2118
2119   int nps() {
2120
2121     int t = current_search_time();
2122     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2123   }
2124
2125
2126   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2127   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2128   // search.
2129
2130   void poll() {
2131
2132     static int lastInfoTime;
2133     int t = current_search_time();
2134
2135     //  Poll for input
2136     if (Bioskey())
2137     {
2138         // We are line oriented, don't read single chars
2139         std::string command;
2140
2141         if (!std::getline(std::cin, command))
2142             command = "quit";
2143
2144         if (command == "quit")
2145         {
2146             AbortSearch = true;
2147             PonderSearch = false;
2148             Quit = true;
2149             return;
2150         }
2151         else if (command == "stop")
2152         {
2153             AbortSearch = true;
2154             PonderSearch = false;
2155         }
2156         else if (command == "ponderhit")
2157             ponderhit();
2158     }
2159
2160     // Print search information
2161     if (t < 1000)
2162         lastInfoTime = 0;
2163
2164     else if (lastInfoTime > t)
2165         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2166         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2167         lastInfoTime = 0;
2168
2169     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2170     {
2171         lastInfoTime = t;
2172
2173         if (dbg_show_mean)
2174             dbg_print_mean();
2175
2176         if (dbg_show_hit_rate)
2177             dbg_print_hit_rate();
2178
2179         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2180              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2181     }
2182
2183     // Should we stop the search?
2184     if (PonderSearch)
2185         return;
2186
2187     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2188                            && !AspirationFailLow
2189                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2190
2191     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2192                      || stillAtFirstMove;
2193
2194     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2195         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2196         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2197         AbortSearch = true;
2198   }
2199
2200
2201   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2202   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2203   // it correctly predicted the opponent's move.
2204
2205   void ponderhit() {
2206
2207     int t = current_search_time();
2208     PonderSearch = false;
2209
2210     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2211                            && !AspirationFailLow
2212                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2213
2214     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2215                      || stillAtFirstMove;
2216
2217     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2218         AbortSearch = true;
2219   }
2220
2221
2222   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2223   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2224
2225   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2226
2227     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2228     {
2229         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2230         ss->skipNullMove = false;
2231
2232         if (i < 3)
2233         {
2234             ss->init();
2235             ss->initKillers();
2236         }
2237     }
2238   }
2239
2240
2241   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2242   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2243   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2244   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2245   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2246   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2247
2248   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2249
2250     std::string command;
2251
2252     while (true)
2253     {
2254         if (!std::getline(std::cin, command))
2255             command = "quit";
2256
2257         if (command == "quit")
2258         {
2259             Quit = true;
2260             break;
2261         }
2262         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2263             break;
2264     }
2265   }
2266
2267
2268   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2269   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2270
2271   void print_pv_info(const Position& pos, Move* pv, Value alpha, Value beta, Value value) {
2272
2273     cout << "info depth " << Iteration
2274          << " score " << value_to_string(value)
2275          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
2276             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
2277          << " time "  << current_search_time()
2278          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2279          << " nps "   << nps()
2280          << " pv ";
2281
2282     for (int j = 0; pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
2283         cout << pv[j] << " ";
2284
2285     cout << endl;
2286
2287     if (UseLogFile)
2288     {
2289         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
2290             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
2291
2292         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2293                              TM.nodes_searched(), value, type, pv) << endl;
2294     }
2295   }
2296
2297
2298   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2299   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2300   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2301   // threads and one for Windows threads.
2302
2303 #if !defined(_MSC_VER)
2304
2305   void* init_thread(void *threadID) {
2306
2307     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2308     return NULL;
2309   }
2310
2311 #else
2312
2313   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2314
2315     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2316     return 0;
2317   }
2318
2319 #endif
2320
2321
2322   /// The ThreadsManager class
2323
2324   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2325   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2326   // counters used to sort the moves at root.
2327
2328   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2329
2330     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2331         threads[i].nodes = 0ULL;
2332   }
2333
2334   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2335
2336     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2337         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2338   }
2339
2340   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2341
2342     int64_t result = 0ULL;
2343     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2344         result += threads[i].nodes;
2345
2346     return result;
2347   }
2348
2349   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2350
2351     our = their = 0UL;
2352     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2353     {
2354         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2355         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2356     }
2357   }
2358
2359
2360   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2361   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2362   // object for which the current thread is the master.
2363
2364   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2365
2366     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2367
2368     while (true)
2369     {
2370         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2371         // master should exit as last one.
2372         if (AllThreadsShouldExit)
2373         {
2374             assert(!sp);
2375             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2376             return;
2377         }
2378
2379         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2380         // instead of wasting CPU time polling for work.
2381         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2382         {
2383             assert(!sp);
2384             assert(threadID != 0);
2385             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2386
2387 #if !defined(_MSC_VER)
2388             lock_grab(&WaitLock);
2389             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2390                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2391             lock_release(&WaitLock);
2392 #else
2393             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2394 #endif
2395         }
2396
2397         // If thread has just woken up, mark it as available
2398         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2399             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2400
2401         // If this thread has been assigned work, launch a search
2402         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2403         {
2404             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2405
2406             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2407
2408             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2409                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2410             else
2411                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2412
2413             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2414
2415             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2416         }
2417
2418         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2419         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2420         int i = 0;
2421         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2422
2423         if (i == ActiveThreads)
2424         {
2425             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2426             // be sure sp->lock has been released before to return.
2427             lock_grab(&(sp->lock));
2428             lock_release(&(sp->lock));
2429
2430             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2431
2432             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2433             return;
2434         }
2435     }
2436   }
2437
2438
2439   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2440   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2441   // objects.
2442
2443   void ThreadsManager::init_threads() {
2444
2445     volatile int i;
2446     bool ok;
2447
2448 #if !defined(_MSC_VER)
2449     pthread_t pthread[1];
2450 #endif
2451
2452     // Initialize global locks
2453     lock_init(&MPLock, NULL);
2454     lock_init(&WaitLock, NULL);
2455
2456 #if !defined(_MSC_VER)
2457     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2458 #else
2459     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2460         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2461 #endif
2462
2463     // Initialize SplitPointStack locks
2464     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2465         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2466             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2467
2468     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2469     AllThreadsShouldExit = false;
2470
2471     // Threads will be put to sleep as soon as created
2472     AllThreadsShouldSleep = true;
2473
2474     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2475     ActiveThreads = 1;
2476     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2477     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2478         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2479
2480     // Launch the helper threads
2481     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2482     {
2483
2484 #if !defined(_MSC_VER)
2485         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2486 #else
2487         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2488 #endif
2489
2490         if (!ok)
2491         {
2492             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2493             Application::exit_with_failure();
2494         }
2495
2496         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2497         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2498     }
2499   }
2500
2501
2502   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2503   // helper threads exit cleanly.
2504
2505   void ThreadsManager::exit_threads() {
2506
2507     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2508     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2509     wake_sleeping_threads();
2510
2511     // This makes the threads to exit idle_loop()
2512     AllThreadsShouldExit = true;
2513
2514     // Wait for thread termination
2515     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2516         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2517
2518     // Now we can safely destroy the locks
2519     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2520         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2521             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2522
2523     lock_destroy(&WaitLock);
2524     lock_destroy(&MPLock);
2525   }
2526
2527
2528   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2529   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2530   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2531
2532   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2533
2534     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2535
2536     SplitPoint* sp;
2537
2538     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2539     return sp != NULL;
2540   }
2541
2542
2543   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2544   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2545   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2546   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2547   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2548   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2549   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2550
2551   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2552
2553     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2554     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2555     assert(ActiveThreads > 1);
2556
2557     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2558         return false;
2559
2560     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2561     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2562
2563     if (localActiveSplitPoints == 0)
2564         // No active split points means that the thread is available as
2565         // a slave for any other thread.
2566         return true;
2567
2568     if (ActiveThreads == 2)
2569         return true;
2570
2571     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2572     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2573     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2574     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2575         return true;
2576
2577     return false;
2578   }
2579
2580
2581   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2582   // a slave for the thread with threadID "master".
2583
2584   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2585
2586     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2587     assert(ActiveThreads > 1);
2588
2589     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2590         if (thread_is_available(i, master))
2591             return true;
2592
2593     return false;
2594   }
2595
2596
2597   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2598   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2599   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2600   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2601   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2602   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2603   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2604   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2605   // split() returns.
2606
2607   template <bool Fake>
2608   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2609                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, bool mateThreat,
2610                              int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2611     assert(p.is_ok());
2612     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2613     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2614     assert(*bestValue <= *alpha);
2615     assert(*alpha < beta);
2616     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2617     assert(depth > Depth(0));
2618     assert(p.thread() >= 0 && p.thread() < ActiveThreads);
2619     assert(ActiveThreads > 1);
2620
2621     int master = p.thread();
2622
2623     lock_grab(&MPLock);
2624
2625     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2626     // active split points, don't split.
2627     if (   !available_thread_exists(master)
2628         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2629     {
2630         lock_release(&MPLock);
2631         return;
2632     }
2633
2634     // Pick the next available split point object from the split point stack
2635     SplitPoint* splitPoint = &SplitPointStack[master][threads[master].activeSplitPoints];
2636
2637     // Initialize the split point object
2638     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2639     splitPoint->stopRequest = false;
2640     splitPoint->ply = ply;
2641     splitPoint->depth = depth;
2642     splitPoint->mateThreat = mateThreat;
2643     splitPoint->alpha = *alpha;
2644     splitPoint->beta = beta;
2645     splitPoint->pvNode = pvNode;
2646     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2647     splitPoint->mp = mp;
2648     splitPoint->moveCount = *moveCount;
2649     splitPoint->pos = &p;
2650     splitPoint->parentSstack = ss;
2651     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2652         splitPoint->slaves[i] = 0;
2653
2654     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2655     threads[master].activeSplitPoints++;
2656
2657     // If we are here it means we are not available
2658     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2659
2660     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2661
2662     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2663     for (int i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2664         if (thread_is_available(i, master))
2665         {
2666             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2667             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2668             splitPoint->slaves[i] = 1;
2669             workersCnt++;
2670         }
2671
2672     assert(Fake || workersCnt > 1);
2673
2674     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2675     lock_release(&MPLock);
2676
2677     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2678     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2679     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2680         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2681         {
2682             memcpy(splitPoint->sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2683
2684             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2685
2686             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2687         }
2688
2689     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2690     // which it will instantly launch a search, because its state is
2691     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2692     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2693     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2694     idle_loop(master, splitPoint);
2695
2696     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2697     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2698     lock_grab(&MPLock);
2699
2700     *alpha = splitPoint->alpha;
2701     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2702     threads[master].activeSplitPoints--;
2703     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2704
2705     lock_release(&MPLock);
2706   }
2707
2708
2709   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2710   // to start a new search from the root.
2711
2712   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2713
2714     assert(AllThreadsShouldSleep);
2715     assert(ActiveThreads > 0);
2716
2717     AllThreadsShouldSleep = false;
2718
2719     if (ActiveThreads == 1)
2720         return;
2721
2722 #if !defined(_MSC_VER)
2723     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2724     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2725     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2726 #else
2727     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2728         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2729 #endif
2730
2731   }
2732
2733
2734   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2735   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2736   // finished the job and should be idle.
2737
2738   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2739
2740     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2741
2742     // This makes the threads to go to sleep
2743     AllThreadsShouldSleep = true;
2744   }
2745
2746   /// The RootMoveList class
2747
2748   // RootMoveList c'tor
2749
2750   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2751
2752     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2753     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2754     StateInfo st;
2755     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2756
2757     // Generate all legal moves
2758     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2759
2760     // Add each move to the moves[] array
2761     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2762     {
2763         bool includeMove = includeAllMoves;
2764
2765         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2766             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2767
2768         if (!includeMove)
2769             continue;
2770
2771         // Find a quick score for the move
2772         init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2773         pos.do_move(cur->move, st);
2774         moves[count].move = cur->move;
2775         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1);
2776         moves[count].pv[0] = cur->move;
2777         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2778         pos.undo_move(cur->move);
2779         count++;
2780     }
2781     sort();
2782   }
2783
2784
2785   // RootMoveList simple methods definitions
2786
2787   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2788
2789     moves[moveNum].nodes = nodes;
2790     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2791   }
2792
2793   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2794
2795     moves[moveNum].ourBeta = our;
2796     moves[moveNum].theirBeta = their;
2797   }
2798
2799   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2800
2801     int j;
2802
2803     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2804         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2805
2806     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2807   }
2808
2809
2810   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2811   // iteration.
2812
2813   void RootMoveList::sort() {
2814
2815     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2816   }
2817
2818
2819   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2820   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2821   // correctly in MultiPV mode.
2822
2823   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2824
2825     int i,j;
2826
2827     for (i = 1; i <= n; i++)
2828     {
2829         RootMove rm = moves[i];
2830         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2831             moves[j] = moves[j - 1];
2832
2833         moves[j] = rm;
2834     }
2835   }
2836
2837 } // namspace