]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
ValueType needs only 2 bits to be stored in TT
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45 using std::cout;
46 using std::endl;
47
48 ////
49 //// Local definitions
50 ////
51
52 namespace {
53
54   /// Types
55   enum NodeType { NonPV, PV };
56
57   // Set to true to force running with one thread.
58   // Used for debugging SMP code.
59   const bool FakeSplit = false;
60
61   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
62   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
63   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
64   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
65
66   class ThreadsManager {
67     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
68        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
69        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
70     */
71   public:
72     void init_threads();
73     void exit_threads();
74
75     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
76     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
77     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
78     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
79
80     void resetNodeCounters();
81     void resetBetaCounters();
82     int64_t nodes_searched() const;
83     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
84     bool available_thread_exists(int master) const;
85     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
86     bool thread_should_stop(int threadID) const;
87     void wake_sleeping_threads();
88     void put_threads_to_sleep();
89     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
90
91     template <bool Fake>
92     void split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
93                Depth depth, bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode);
94
95   private:
96     friend void poll();
97
98     int ActiveThreads;
99     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
100     Thread threads[MAX_THREADS];
101
102     Lock MPLock, WaitLock;
103
104 #if !defined(_MSC_VER)
105     pthread_cond_t WaitCond;
106 #else
107     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
108 #endif
109
110   };
111
112
113   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
114   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
115   // in the case of moves which fail low).
116
117   struct RootMove {
118
119     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
120
121     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
122     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
123     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
124     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
125     bool operator<(const RootMove& m) const {
126
127         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
128     }
129
130     Move move;
131     Value score;
132     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
133     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
134   };
135
136
137   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
138   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
139
140   class RootMoveList {
141
142   public:
143     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
144
145     int move_count() const { return count; }
146     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
147     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
148     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
149     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
150     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
151
152     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
153     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
154     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
155     void sort();
156     void sort_multipv(int n);
157
158   private:
159     static const int MaxRootMoves = 500;
160     RootMove moves[MaxRootMoves];
161     int count;
162   };
163
164
165   /// Adjustments
166
167   // Step 6. Razoring
168
169   // Maximum depth for razoring
170   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
171
172   // Dynamic razoring margin based on depth
173   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
174
175   // Step 8. Null move search with verification search
176
177   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
178   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
179   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
180
181   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
182   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
183
184   // Step 9. Internal iterative deepening
185
186   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
187   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 5 * OnePly /* PV */};
188
189   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
190   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
191   const Value IIDMargin = Value(0x100);
192
193   // Step 11. Decide the new search depth
194
195   // Extensions. Configurable UCI options
196   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
197   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
198   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
199
200   // Minimum depth for use of singular extension
201   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 6 * OnePly /* PV */};
202
203   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
204   // remaining ones we will extend it.
205   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
206
207   // Step 12. Futility pruning
208
209   // Futility margin for quiescence search
210   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
211
212   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
213   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
214   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
215
216   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 1)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
217   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
218
219   // Step 14. Reduced search
220
221   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
222   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
223
224   template <NodeType PV>
225   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
226
227   // Common adjustments
228
229   // Search depth at iteration 1
230   const Depth InitialDepth = OnePly;
231
232   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
233   // better than the second best move.
234   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
235
236
237   /// Global variables
238
239   // Iteration counter
240   int Iteration;
241
242   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
243   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
244   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
245
246   // Search window management
247   int AspirationDelta;
248
249   // MultiPV mode
250   int MultiPV;
251
252   // Time managment variables
253   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
254   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
255   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
256   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
257
258   // Log file
259   bool UseLogFile;
260   std::ofstream LogFile;
261
262   // Multi-threads related variables
263   Depth MinimumSplitDepth;
264   int MaxThreadsPerSplitPoint;
265   ThreadsManager TM;
266
267   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
268   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
269   int NodesSincePoll;
270   int NodesBetweenPolls = 30000;
271
272   // History table
273   History H;
274
275   /// Local functions
276
277   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
278   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
279
280   template <NodeType PvNode>
281   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
282
283   template <NodeType PvNode>
284   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
285
286   template <NodeType PvNode>
287   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
288
289   template <NodeType PvNode>
290   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
291
292   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
293   bool value_is_mate(Value value);
294   Value value_to_tt(Value v, int ply);
295   Value value_from_tt(Value v, int ply);
296   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss);
297   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
298   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
299   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
300   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
301   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
302   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
303
304   int current_search_time();
305   std::string value_to_uci(Value v);
306   int nps();
307   void poll();
308   void ponderhit();
309   void wait_for_stop_or_ponderhit();
310   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
311   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value);
312   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]);
313   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]);
314
315 #if !defined(_MSC_VER)
316   void *init_thread(void *threadID);
317 #else
318   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
319 #endif
320
321 }
322
323
324 ////
325 //// Functions
326 ////
327
328 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
329 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
330
331 void init_threads() { TM.init_threads(); }
332 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
333 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
334
335
336 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
337
338 void init_search() {
339
340   int d;  // depth (OnePly == 2)
341   int hd; // half depth (OnePly == 1)
342   int mc; // moveCount
343
344   // Init reductions array
345   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
346   {
347       double    pvRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 4.5;
348       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
349       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
350       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
351   }
352
353   // Init futility margins array
354   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
355       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = 112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45;
356
357   // Init futility move count array
358   for (d = 0; d < 32; d++)
359       FutilityMoveCountArray[d] = 3 + (1 << (3 * d / 8));
360 }
361
362
363 // SearchStack::init() initializes a search stack entry.
364 // Called at the beginning of search() when starting to examine a new node.
365 void SearchStack::init() {
366
367   currentMove = threatMove = bestMove = MOVE_NONE;
368 }
369
370 // SearchStack::initKillers() initializes killers for a search stack entry
371 void SearchStack::initKillers() {
372
373   killers[0] = killers[1] = mateKiller = MOVE_NONE;
374 }
375
376
377 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
378 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
379
380 int perft(Position& pos, Depth depth)
381 {
382     StateInfo st;
383     Move move;
384     int sum = 0;
385     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
386
387     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
388     // the moves, just to count them.
389     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
390     {
391         while (mp.get_next_move()) sum++;
392         return sum;
393     }
394
395     // Loop through all legal moves
396     CheckInfo ci(pos);
397     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
398     {
399         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
400         sum += perft(pos, depth - OnePly);
401         pos.undo_move(move);
402     }
403     return sum;
404 }
405
406
407 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
408 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
409 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
410 /// when a quit command is received during the search.
411
412 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int time[], int increment[],
413            int movesToGo, int maxDepth, int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
414
415   // Initialize global search variables
416   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
417   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
418   NodesSincePoll = 0;
419   TM.resetNodeCounters();
420   SearchStartTime = get_system_time();
421   ExactMaxTime = maxTime;
422   MaxDepth = maxDepth;
423   MaxNodes = maxNodes;
424   InfiniteSearch = infinite;
425   PonderSearch = ponder;
426   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
427
428   // Look for a book move, only during games, not tests
429   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
430   {
431       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
432           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
433
434       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
435       if (bookMove != MOVE_NONE)
436       {
437           if (PonderSearch)
438               wait_for_stop_or_ponderhit();
439
440           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
441           return true;
442       }
443   }
444
445   // Read UCI option values
446   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
447   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
448       TT.clear();
449
450   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
451   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
452   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
453   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
454   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
455   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
456   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
457   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
458   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
459   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
460   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
461   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
462
463   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
464   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
465   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
466   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
467   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
468
469   if (UseLogFile)
470       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
471
472   read_weights(pos.side_to_move());
473
474   // Set the number of active threads
475   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
476   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
477   {
478       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
479       init_eval(TM.active_threads());
480   }
481
482   // Wake up sleeping threads
483   TM.wake_sleeping_threads();
484
485   // Set thinking time
486   int myTime = time[pos.side_to_move()];
487   int myIncrement = increment[pos.side_to_move()];
488   if (UseTimeManagement)
489   {
490       if (!movesToGo) // Sudden death time control
491       {
492           if (myIncrement)
493           {
494               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
495               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
496           }
497           else // Blitz game without increment
498           {
499               MaxSearchTime = myTime / 30;
500               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
501           }
502       }
503       else // (x moves) / (y minutes)
504       {
505           if (movesToGo == 1)
506           {
507               MaxSearchTime = myTime / 2;
508               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
509           }
510           else
511           {
512               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
513               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
514           }
515       }
516
517       if (get_option_value_bool("Ponder"))
518       {
519           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
520           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
521       }
522   }
523
524   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
525   // heavy time pressure.
526   if (MaxNodes)
527       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
528   else if (myTime && myTime < 1000)
529       NodesBetweenPolls = 1000;
530   else if (myTime && myTime < 5000)
531       NodesBetweenPolls = 5000;
532   else
533       NodesBetweenPolls = 30000;
534
535   // Write search information to log file
536   if (UseLogFile)
537       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
538               << "infinite: "  << infinite
539               << " ponder: "   << ponder
540               << " time: "     << myTime
541               << " increment: " << myIncrement
542               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
543
544   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
545   id_loop(pos, searchMoves);
546
547   if (UseLogFile)
548       LogFile.close();
549
550   TM.put_threads_to_sleep();
551
552   return !Quit;
553 }
554
555
556 namespace {
557
558   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
559   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
560   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
561   // reached.
562
563   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
564
565     Position p(pos, pos.thread());
566     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
567     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
568     Move EasyMove = MOVE_NONE;
569     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
570
571     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
572     RootMoveList rml(p, searchMoves);
573
574     // Handle special case of searching on a mate/stale position
575     if (rml.move_count() == 0)
576     {
577         if (PonderSearch)
578             wait_for_stop_or_ponderhit();
579
580         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
581     }
582
583     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
584     // so to output information also for iteration 1.
585     cout << "info depth " << 1
586          << "\ninfo depth " << 1
587          << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(0))
588          << " time " << current_search_time()
589          << " nodes " << TM.nodes_searched()
590          << " nps " << nps()
591          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
592
593     // Initialize
594     TT.new_search();
595     H.clear();
596     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
597     pv[0] = pv[1] = MOVE_NONE;
598     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
599     Iteration = 1;
600
601     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
602     if (   rml.move_count() == 1
603         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
604         EasyMove = rml.get_move(0);
605
606     // Iterative deepening loop
607     while (Iteration < PLY_MAX)
608     {
609         // Initialize iteration
610         Iteration++;
611         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
612
613         cout << "info depth " << Iteration << endl;
614
615         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
616         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
617         {
618             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
619             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
620
621             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
622             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
623
624             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
625             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
626         }
627
628         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
629         value = root_search(p, ss, pv, rml, &alpha, &beta);
630
631         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
632         // been overwritten during the search.
633         insert_pv_in_tt(p, pv);
634
635         if (AbortSearch)
636             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
637
638         //Save info about search result
639         ValueByIteration[Iteration] = value;
640
641         // Drop the easy move if differs from the new best move
642         if (pv[0] != EasyMove)
643             EasyMove = MOVE_NONE;
644
645         if (UseTimeManagement)
646         {
647             // Time to stop?
648             bool stopSearch = false;
649
650             // Stop search early if there is only a single legal move,
651             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
652             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
653                 stopSearch = true;
654
655             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
656             if (  Iteration >= 6
657                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
658                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
659                 stopSearch = true;
660
661             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
662             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
663             if (   Iteration >= 8
664                 && EasyMove == pv[0]
665                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
666                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
667                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
668                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
669                 stopSearch = true;
670
671             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
672             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
673                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
674                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
675
676             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
677             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
678             // move at the next iteration anyway.
679             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
680                 stopSearch = true;
681
682             if (stopSearch)
683             {
684                 if (PonderSearch)
685                     StopOnPonderhit = true;
686                 else
687                     break;
688             }
689         }
690
691         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
692             break;
693     }
694
695     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
696     // best move before we are told to do so.
697     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
698         wait_for_stop_or_ponderhit();
699     else
700         // Print final search statistics
701         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
702              << " nps " << nps()
703              << " time " << current_search_time() << endl;
704
705     // Print the best move and the ponder move to the standard output
706     if (pv[0] == MOVE_NONE)
707     {
708         pv[0] = rml.get_move(0);
709         pv[1] = MOVE_NONE;
710     }
711
712     assert(pv[0] != MOVE_NONE);
713
714     cout << "bestmove " << pv[0];
715
716     if (pv[1] != MOVE_NONE)
717         cout << " ponder " << pv[1];
718
719     cout << endl;
720
721     if (UseLogFile)
722     {
723         if (dbg_show_mean)
724             dbg_print_mean(LogFile);
725
726         if (dbg_show_hit_rate)
727             dbg_print_hit_rate(LogFile);
728
729         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
730                 << "\nNodes/second: " << nps()
731                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, pv[0]);
732
733         StateInfo st;
734         p.do_move(pv[0], st);
735         LogFile << "\nPonder move: "
736                 << move_to_san(p, pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
737                 << endl;
738     }
739     return rml.get_move_score(0);
740   }
741
742
743   // root_search() is the function which searches the root node. It is
744   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
745   // scheme, prints some information to the standard output and handles
746   // the fail low/high loops.
747
748   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
749
750     EvalInfo ei;
751     StateInfo st;
752     CheckInfo ci(pos);
753     int64_t nodes;
754     Move move;
755     Depth depth, ext, newDepth;
756     Value value, alpha, beta;
757     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
758     int researchCountFH, researchCountFL;
759
760     researchCountFH = researchCountFL = 0;
761     alpha = *alphaPtr;
762     beta = *betaPtr;
763     isCheck = pos.is_check();
764
765     // Step 1. Initialize node (polling is omitted at root)
766     ss->init();
767
768     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
769     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
770     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
771
772     // Step 5. Evaluate the position statically
773     // At root we do this only to get reference value for child nodes
774     ss->eval = isCheck ? VALUE_NONE : evaluate(pos, ei);
775
776     // Step 6. Razoring (omitted at root)
777     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
778     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
779     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
780
781     // Step extra. Fail low loop
782     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
783     // with bigger window until we are not failing low anymore.
784     while (1)
785     {
786         // Sort the moves before to (re)search
787         rml.sort();
788
789         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
790         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
791         {
792             // This is used by time management
793             FirstRootMove = (i == 0);
794
795             // Save the current node count before the move is searched
796             nodes = TM.nodes_searched();
797
798             // Reset beta cut-off counters
799             TM.resetBetaCounters();
800
801             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
802             // the standard output.
803             move = ss->currentMove = rml.get_move(i);
804
805             if (current_search_time() >= 1000)
806                 cout << "info currmove " << move
807                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
808
809             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
810             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
811
812             // Step 11. Decide the new search depth
813             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
814             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
815             newDepth = depth + ext;
816
817             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
818
819             // Step extra. Fail high loop
820             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
821             // high anymore.
822             value = - VALUE_INFINITE;
823
824             while (1)
825             {
826                 // Step 13. Make the move
827                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
828
829                 // Step extra. pv search
830                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
831                 // and for fail high research (value > alpha)
832                 if (i < MultiPV || value > alpha)
833                 {
834                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
835                     if (MultiPV > 1)
836                         alpha = -VALUE_INFINITE;
837
838                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
839                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
840                 }
841                 else
842                 {
843                     // Step 14. Reduced search
844                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
845                     bool doFullDepthSearch = true;
846
847                     if (    depth >= 3 * OnePly
848                         && !dangerous
849                         && !captureOrPromotion
850                         && !move_is_castle(move))
851                     {
852                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
853                         if (ss->reduction)
854                         {
855                             assert(newDepth-ss->reduction >= OnePly);
856
857                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
858                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
859                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
860                         }
861
862                         // The move failed high, but if reduction is very big we could
863                         // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
864                         // if the move fails high again then go with full depth search.
865                         if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
866                         {
867                             assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
868
869                             ss->reduction = OnePly;
870                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
871                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
872                         }
873                         ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
874                     }
875
876                     // Step 15. Full depth search
877                     if (doFullDepthSearch)
878                     {
879                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
880                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
881
882                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
883                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
884                         if (value > alpha)
885                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
886                     }
887                 }
888
889                 // Step 16. Undo move
890                 pos.undo_move(move);
891
892                 // Can we exit fail high loop ?
893                 if (AbortSearch || value < beta)
894                     break;
895
896                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
897                 // the score before research in case we run out of time while researching.
898                 rml.set_move_score(i, value);
899                 ss->bestMove = move;
900                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
901                 rml.set_move_pv(i, pv);
902
903                 // Print information to the standard output
904                 print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
905
906                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
907                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
908                 researchCountFH++;
909
910             } // End of fail high loop
911
912             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
913             // was aborted because the user interrupted the search or because we
914             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
915             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
916             // move and/or PV.
917             if (AbortSearch)
918                 break;
919
920             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
921             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
922             int64_t our, their;
923             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
924             rml.set_beta_counters(i, our, their);
925             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
926
927             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
928             assert(value < beta);
929
930             // Step 17. Check for new best move
931             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
932                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
933             else
934             {
935                 // PV move or new best move!
936
937                 // Update PV
938                 rml.set_move_score(i, value);
939                 ss->bestMove = move;
940                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
941                 rml.set_move_pv(i, pv);
942
943                 if (MultiPV == 1)
944                 {
945                     // We record how often the best move has been changed in each
946                     // iteration. This information is used for time managment: When
947                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
948                     if (i > 0)
949                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
950
951                     // Print information to the standard output
952                     print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
953
954                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
955                     if (value > alpha)
956                         alpha = value;
957                 }
958                 else // MultiPV > 1
959                 {
960                     rml.sort_multipv(i);
961                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
962                     {
963                         cout << "info multipv " << j + 1
964                              << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(j))
965                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
966                              << " time " << current_search_time()
967                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
968                              << " nps " << nps()
969                              << " pv ";
970
971                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
972                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
973
974                         cout << endl;
975                     }
976                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
977                 }
978             } // PV move or new best move
979
980             assert(alpha >= *alphaPtr);
981
982             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
983
984             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
985                 StopOnPonderhit = false;
986         }
987
988         // Can we exit fail low loop ?
989         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
990             break;
991
992         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
993         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
994         researchCountFL++;
995
996     } // Fail low loop
997
998     // Sort the moves before to return
999     rml.sort();
1000
1001     return alpha;
1002   }
1003
1004
1005   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
1006
1007   template <NodeType PvNode>
1008   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1009
1010     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1011     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1012     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1013     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1014     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1015
1016     Move movesSearched[256];
1017     EvalInfo ei;
1018     StateInfo st;
1019     const TTEntry* tte;
1020     Key posKey;
1021     Move ttMove, move, excludedMove;
1022     Depth ext, newDepth;
1023     Value bestValue, value, oldAlpha;
1024     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
1025     bool isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1026     bool mateThreat = false;
1027     int moveCount = 0;
1028     int threadID = pos.thread();
1029     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1030     oldAlpha = alpha;
1031
1032     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
1033     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1034     ss->init();
1035     (ss+2)->initKillers();
1036
1037     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
1038     {
1039         NodesSincePoll = 0;
1040         poll();
1041     }
1042
1043     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1044     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1045         return Value(0);
1046
1047     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1048         return VALUE_DRAW;
1049
1050     // Step 3. Mate distance pruning
1051     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1052     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1053     if (alpha >= beta)
1054         return alpha;
1055
1056     // Step 4. Transposition table lookup
1057
1058     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1059     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1060     excludedMove = ss->excludedMove;
1061     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1062
1063     tte = TT.retrieve(posKey);
1064     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1065
1066     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1067     // This is to avoid problems in the following areas:
1068     //
1069     // * Repetition draw detection
1070     // * Fifty move rule detection
1071     // * Searching for a mate
1072     // * Printing of full PV line
1073
1074     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1075     {
1076         // Refresh tte entry to avoid aging
1077         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->king_danger());
1078
1079         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1080         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1081     }
1082
1083     // Step 5. Evaluate the position statically
1084     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1085     isCheck = pos.is_check();
1086     if (!isCheck)
1087     {
1088         if (tte)
1089         {
1090             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1091             ss->eval = tte->static_value();
1092             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1093         }
1094         else
1095         {
1096             ss->eval = evaluate(pos, ei);
1097             TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1098         }
1099
1100         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1101         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1102     }
1103     else
1104         ss->eval = VALUE_NONE;
1105
1106     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1107     if (   !PvNode
1108         &&  depth < RazorDepth
1109         && !isCheck
1110         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1111         &&  ttMove == MOVE_NONE
1112         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1113         && !value_is_mate(beta)
1114         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1115     {
1116         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1117         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply);
1118         if (v < rbeta)
1119             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1120             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1121             return v;
1122     }
1123
1124     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1125     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1126     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1127     if (   !PvNode
1128         && !ss->skipNullMove
1129         &&  depth < RazorDepth
1130         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1131         && !isCheck
1132         && !value_is_mate(beta)
1133         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1134         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1135
1136     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1137     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1138     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1139     // NullMoveMargin under beta.
1140     if (   !PvNode
1141         && !ss->skipNullMove
1142         &&  depth > OnePly
1143         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0)
1144         && !isCheck
1145         && !value_is_mate(beta)
1146         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1147     {
1148         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1149
1150         // Null move dynamic reduction based on depth
1151         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1152
1153         // Null move dynamic reduction based on value
1154         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1155             R++;
1156
1157         pos.do_null_move(st);
1158         (ss+1)->skipNullMove = true;
1159
1160         nullValue = depth-R*OnePly < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1161                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, ply+1);
1162         (ss+1)->skipNullMove = false;
1163         pos.undo_null_move();
1164
1165         if (nullValue >= beta)
1166         {
1167             // Do not return unproven mate scores
1168             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1169                 nullValue = beta;
1170
1171             if (depth < 6 * OnePly)
1172                 return nullValue;
1173
1174             // Do verification search at high depths
1175             ss->skipNullMove = true;
1176             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*OnePly, ply);
1177             ss->skipNullMove = false;
1178
1179             if (v >= beta)
1180                 return nullValue;
1181         }
1182         else
1183         {
1184             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1185             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1186             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1187             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1188             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1189             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1190             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1191                 mateThreat = true;
1192
1193             ss->threatMove = (ss+1)->currentMove;
1194             if (   depth < ThreatDepth
1195                 && (ss-1)->reduction
1196                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, ss->threatMove))
1197                 return beta - 1;
1198         }
1199     }
1200
1201     // Step 9. Internal iterative deepening
1202     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1203         &&  ttMove == MOVE_NONE
1204         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1205     {
1206         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1207
1208         ss->skipNullMove = true;
1209         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1210         ss->skipNullMove = false;
1211
1212         ttMove = ss->bestMove;
1213         tte = TT.retrieve(posKey);
1214     }
1215
1216     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1217     if (PvNode)
1218         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1219
1220     // Initialize a MovePicker object for the current position
1221     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1222     CheckInfo ci(pos);
1223     singleEvasion = isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1224     singularExtensionNode =   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1225                            && tte && tte->move()
1226                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1227                            && is_lower_bound(tte->type())
1228                            && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly;
1229
1230     // Step 10. Loop through moves
1231     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1232     while (   bestValue < beta
1233            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1234            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1235     {
1236       assert(move_is_ok(move));
1237
1238       if (move == excludedMove)
1239           continue;
1240
1241       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1242       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1243
1244       // Step 11. Decide the new search depth
1245       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1246
1247       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1248       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1249       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1250       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1251       if (   singularExtensionNode
1252           && move == tte->move()
1253           && ext < OnePly)
1254       {
1255           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1256
1257           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1258           {
1259               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1260               ss->excludedMove = move;
1261               ss->skipNullMove = true;
1262               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1263               ss->skipNullMove = false;
1264               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1265               if (v < b)
1266                   ext = OnePly;
1267           }
1268       }
1269
1270       newDepth = depth - OnePly + ext;
1271
1272       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1273       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1274
1275       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1276       if (   !PvNode
1277           && !captureOrPromotion
1278           && !isCheck
1279           && !dangerous
1280           &&  move != ttMove
1281           && !move_is_castle(move))
1282       {
1283           // Move count based pruning
1284           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1285               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1286               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1287               continue;
1288
1289           // Value based pruning
1290           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly for predicted depth,
1291           // but fixing this made program slightly weaker.
1292           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1293           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1294                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1295
1296           if (futilityValueScaled < beta)
1297           {
1298               if (futilityValueScaled > bestValue)
1299                   bestValue = futilityValueScaled;
1300               continue;
1301           }
1302       }
1303
1304       // Step 13. Make the move
1305       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1306
1307       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1308       // The first move in list is the expected PV
1309       if (PvNode && moveCount == 1)
1310           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1311                                     : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1312       else
1313       {
1314           // Step 14. Reduced depth search
1315           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1316           bool doFullDepthSearch = true;
1317
1318           if (    depth >= 3 * OnePly
1319               && !captureOrPromotion
1320               && !dangerous
1321               && !move_is_castle(move)
1322               && !move_is_killer(move, ss))
1323           {
1324               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1325               if (ss->reduction)
1326               {
1327                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1328                   value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1329                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1330
1331                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1332               }
1333
1334               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1335               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1336               // if the move fails high again then go with full depth search.
1337               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1338               {
1339                   assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1340
1341                   ss->reduction = OnePly;
1342                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, ply+1);
1343                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1344               }
1345               ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1346           }
1347
1348           // Step 15. Full depth search
1349           if (doFullDepthSearch)
1350           {
1351               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1352                                         : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1353
1354               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1355               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1356               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1357               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1358                   value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1359                                             : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1360           }
1361       }
1362
1363       // Step 16. Undo move
1364       pos.undo_move(move);
1365
1366       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1367
1368       // Step 17. Check for new best move
1369       if (value > bestValue)
1370       {
1371           bestValue = value;
1372           if (value > alpha)
1373           {
1374               if (PvNode && value < beta) // This guarantees that always: alpha < beta
1375                   alpha = value;
1376
1377               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1378                   ss->mateKiller = move;
1379
1380               ss->bestMove = move;
1381           }
1382       }
1383
1384       // Step 18. Check for split
1385       if (   depth >= MinimumSplitDepth
1386           && TM.active_threads() > 1
1387           && bestValue < beta
1388           && TM.available_thread_exists(threadID)
1389           && !AbortSearch
1390           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1391           && Iteration <= 99)
1392           TM.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1393                               mateThreat, &moveCount, &mp, PvNode);
1394     }
1395
1396     // Step 19. Check for mate and stalemate
1397     // All legal moves have been searched and if there are
1398     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1399     // If one move was excluded return fail low score.
1400     if (!moveCount)
1401         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1402
1403     // Step 20. Update tables
1404     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1405     // history counters, and killer moves.
1406     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1407         return bestValue;
1408
1409     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1410     move = (bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove);
1411     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), f, depth, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1412
1413     // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1414     if (bestValue >= beta)
1415     {
1416         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1417         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1418         {
1419             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1420             update_killers(move, ss);
1421         }
1422     }
1423
1424     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1425
1426     return bestValue;
1427   }
1428
1429
1430   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1431   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1432   // less than OnePly).
1433
1434   template <NodeType PvNode>
1435   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1436
1437     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1438     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1439     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1440     assert(depth <= 0);
1441     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1442     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1443
1444     EvalInfo ei;
1445     StateInfo st;
1446     Move ttMove, move;
1447     Value bestValue, value, futilityValue, futilityBase;
1448     bool isCheck, deepChecks, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1449     const TTEntry* tte;
1450     Value oldAlpha = alpha;
1451
1452     TM.incrementNodeCounter(pos.thread());
1453     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1454
1455     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1456     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1457         return VALUE_DRAW;
1458
1459     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1460     // pruning, but only for move ordering.
1461     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1462     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1463
1464     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1465     {
1466         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1467         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1468     }
1469
1470     isCheck = pos.is_check();
1471
1472     // Evaluate the position statically
1473     if (isCheck)
1474     {
1475         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1476         ss->eval = VALUE_NONE;
1477         deepChecks = enoughMaterial = false;
1478     }
1479     else
1480     {
1481         if (tte)
1482         {
1483             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1484             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1485             bestValue = tte->static_value();
1486         }
1487         else
1488             bestValue = evaluate(pos, ei);
1489
1490         ss->eval = bestValue;
1491         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1492
1493         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1494         if (bestValue >= beta)
1495         {
1496             if (!tte)
1497                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1498
1499             return bestValue;
1500         }
1501
1502         if (PvNode && bestValue > alpha)
1503             alpha = bestValue;
1504
1505         // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1506         deepChecks = (depth == -OnePly && bestValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1507
1508         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1509         futilityBase = bestValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1510         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1511     }
1512
1513     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1514     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1515     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1516     // and we are near beta) will be generated.
1517     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1518     CheckInfo ci(pos);
1519
1520     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1521     while (   alpha < beta
1522            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1523     {
1524       assert(move_is_ok(move));
1525
1526       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1527
1528       // Futility pruning
1529       if (   !PvNode
1530           && !isCheck
1531           && !moveIsCheck
1532           &&  move != ttMove
1533           &&  enoughMaterial
1534           && !move_is_promotion(move)
1535           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1536       {
1537           futilityValue =  futilityBase
1538                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1539                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1540
1541           if (futilityValue < alpha)
1542           {
1543               if (futilityValue > bestValue)
1544                   bestValue = futilityValue;
1545               continue;
1546           }
1547       }
1548
1549       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1550       evasionPrunable =   isCheck
1551                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1552                        && !pos.move_is_capture(move)
1553                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1554                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1555
1556       // Don't search moves with negative SEE values
1557       if (   !PvNode
1558           && (!isCheck || evasionPrunable)
1559           &&  move != ttMove
1560           && !move_is_promotion(move)
1561           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1562           continue;
1563
1564       // Update current move
1565       ss->currentMove = move;
1566
1567       // Make and search the move
1568       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1569       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1);
1570       pos.undo_move(move);
1571
1572       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1573
1574       // New best move?
1575       if (value > bestValue)
1576       {
1577           bestValue = value;
1578           if (value > alpha)
1579           {
1580               alpha = value;
1581               ss->bestMove = move;
1582           }
1583        }
1584     }
1585
1586     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1587     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1588     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1589         return value_mated_in(ply);
1590
1591     // Update transposition table
1592     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1593     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1594     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), f, d, ss->bestMove, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1595
1596     // Update killers only for checking moves that fails high
1597     if (    bestValue >= beta
1598         && !pos.move_is_capture_or_promotion(ss->bestMove))
1599         update_killers(ss->bestMove, ss);
1600
1601     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1602
1603     return bestValue;
1604   }
1605
1606
1607   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1608   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1609   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1610   // table, done a null move search, and searched the first move before
1611   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1612   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1613   // care of after we return from the split point.
1614
1615   template <NodeType PvNode>
1616   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1617
1618     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1619     assert(TM.active_threads() > 1);
1620
1621     StateInfo st;
1622     Move move;
1623     Depth ext, newDepth;
1624     Value value;
1625     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1626     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1627     int moveCount;
1628     value = -VALUE_INFINITE;
1629
1630     Position pos(*sp->pos, threadID);
1631     CheckInfo ci(pos);
1632     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1633     isCheck = pos.is_check();
1634
1635     // Step 10. Loop through moves
1636     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1637     lock_grab(&(sp->lock));
1638
1639     while (    sp->bestValue < sp->beta
1640            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1641            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1642     {
1643       moveCount = ++sp->moveCount;
1644       lock_release(&(sp->lock));
1645
1646       assert(move_is_ok(move));
1647
1648       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1649       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1650
1651       // Step 11. Decide the new search depth
1652       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1653       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1654
1655       // Update current move
1656       ss->currentMove = move;
1657
1658       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1659       if (   !PvNode
1660           && !captureOrPromotion
1661           && !isCheck
1662           && !dangerous
1663           && !move_is_castle(move))
1664       {
1665           // Move count based pruning
1666           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1667               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1668               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1669           {
1670               lock_grab(&(sp->lock));
1671               continue;
1672           }
1673
1674           // Value based pruning
1675           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1676           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1677                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1678
1679           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1680           {
1681               lock_grab(&(sp->lock));
1682
1683               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1684                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1685               continue;
1686           }
1687       }
1688
1689       // Step 13. Make the move
1690       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1691
1692       // Step 14. Reduced search
1693       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1694       bool doFullDepthSearch = true;
1695
1696       if (   !captureOrPromotion
1697           && !dangerous
1698           && !move_is_castle(move)
1699           && !move_is_killer(move, ss))
1700       {
1701           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1702           if (ss->reduction)
1703           {
1704               Value localAlpha = sp->alpha;
1705               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1706               value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1707                                  : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, d, sp->ply+1);
1708
1709               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1710           }
1711
1712           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1713           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1714           // if the move fails high again then go with full depth search.
1715           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1716           {
1717               assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1718
1719               ss->reduction = OnePly;
1720               Value localAlpha = sp->alpha;
1721               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, sp->ply+1);
1722               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1723           }
1724           ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1725       }
1726
1727       // Step 15. Full depth search
1728       if (doFullDepthSearch)
1729       {
1730           Value localAlpha = sp->alpha;
1731           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1732                                     : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1);
1733
1734           // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1735           // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1736           // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1737           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1738               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, Depth(0), sp->ply+1)
1739                                         : - search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1);
1740       }
1741
1742       // Step 16. Undo move
1743       pos.undo_move(move);
1744
1745       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1746
1747       // Step 17. Check for new best move
1748       lock_grab(&(sp->lock));
1749
1750       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1751       {
1752           sp->bestValue = value;
1753
1754           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1755           {
1756               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1757                   sp->stopRequest = true;
1758
1759               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1760                   sp->alpha = value;
1761
1762               sp->parentSstack->bestMove = ss->bestMove = move;
1763           }
1764       }
1765     }
1766
1767     /* Here we have the lock still grabbed */
1768
1769     sp->slaves[threadID] = 0;
1770
1771     lock_release(&(sp->lock));
1772   }
1773
1774
1775   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1776   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1777   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1778   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1779   // second move is assumed to be a move from the current position.
1780
1781   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1782
1783     Square f1, t1, f2, t2;
1784     Piece p;
1785
1786     assert(move_is_ok(m1));
1787     assert(move_is_ok(m2));
1788
1789     if (m2 == MOVE_NONE)
1790         return false;
1791
1792     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1793     f2 = move_from(m2);
1794     t1 = move_to(m1);
1795     if (f2 == t1)
1796         return true;
1797
1798     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1799     t2 = move_to(m2);
1800     f1 = move_from(m1);
1801     if (t2 == f1)
1802         return true;
1803
1804     // Case 3: Moving through the vacated square
1805     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1806         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1807       return true;
1808
1809     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1810     p = pos.piece_on(t1);
1811     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1812         return true;
1813
1814     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1815     if (    piece_is_slider(p)
1816         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1817         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1818     {
1819         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1820         // move is the opposite of the checking piece.
1821         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1822         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1823
1824         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1825             return true;
1826     }
1827     return false;
1828   }
1829
1830
1831   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one eventually
1832   // compensated for the ply.
1833
1834   bool value_is_mate(Value value) {
1835
1836     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1837
1838     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1839           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1840   }
1841
1842
1843   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1844   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1845   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1846
1847   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1848
1849     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1850       return v + ply;
1851
1852     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1853       return v - ply;
1854
1855     return v;
1856   }
1857
1858
1859   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1860   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1861
1862   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1863
1864     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1865       return v - ply;
1866
1867     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1868       return v + ply;
1869
1870     return v;
1871   }
1872
1873
1874   // move_is_killer() checks if the given move is among the killer moves
1875
1876   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1877
1878       if (ss->killers[0] == m || ss->killers[1] == m)
1879           return true;
1880
1881       return false;
1882   }
1883
1884
1885   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1886   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1887   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1888   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1889   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1890   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1891   template <NodeType PvNode>
1892   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1893                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1894
1895     assert(m != MOVE_NONE);
1896
1897     Depth result = Depth(0);
1898     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1899
1900     if (*dangerous)
1901     {
1902         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1903             result += CheckExtension[PvNode];
1904
1905         if (singleEvasion)
1906             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1907
1908         if (mateThreat)
1909             result += MateThreatExtension[PvNode];
1910     }
1911
1912     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1913     {
1914         Color c = pos.side_to_move();
1915         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1916         {
1917             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1918             *dangerous = true;
1919         }
1920         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1921         {
1922             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1923             *dangerous = true;
1924         }
1925     }
1926
1927     if (   captureOrPromotion
1928         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1929         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1930             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1931         && !move_is_promotion(m)
1932         && !move_is_ep(m))
1933     {
1934         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1935         *dangerous = true;
1936     }
1937
1938     if (   PvNode
1939         && captureOrPromotion
1940         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1941         && pos.see_sign(m) >= 0)
1942     {
1943         result += OnePly/2;
1944         *dangerous = true;
1945     }
1946
1947     return Min(result, OnePly);
1948   }
1949
1950
1951   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1952   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1953
1954   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1955
1956     assert(move_is_ok(m));
1957     assert(threat && move_is_ok(threat));
1958     assert(!pos.move_is_check(m));
1959     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1960     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1961
1962     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1963
1964     mfrom = move_from(m);
1965     mto = move_to(m);
1966     tfrom = move_from(threat);
1967     tto = move_to(threat);
1968
1969     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1970     if (mfrom == tto)
1971         return true;
1972
1973     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1974     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1975     if (   pos.move_is_capture(threat)
1976         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1977             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1978         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1979         return true;
1980
1981     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1982     // prune safe moves which block its ray.
1983     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1984         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1985         && pos.see_sign(m) >= 0)
1986         return true;
1987
1988     return false;
1989   }
1990
1991
1992   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1993   // can be used at a given point in search.
1994
1995   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1996
1997     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1998
1999     return   (   tte->depth() >= depth
2000               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2001               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2002
2003           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2004               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2005   }
2006
2007
2008   // refine_eval() returns the transposition table score if
2009   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2010
2011   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2012
2013       if (!tte)
2014           return defaultEval;
2015
2016       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2017
2018       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2019           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2020           return v;
2021
2022       return defaultEval;
2023   }
2024
2025
2026   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2027   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2028
2029   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2030                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2031
2032     Move m;
2033
2034     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2035
2036     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2037     {
2038         m = movesSearched[i];
2039
2040         assert(m != move);
2041
2042         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2043             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2044     }
2045   }
2046
2047
2048   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2049   // among the killer moves of that ply.
2050
2051   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2052
2053     if (m == ss->killers[0])
2054         return;
2055
2056     ss->killers[1] = ss->killers[0];
2057     ss->killers[0] = m;
2058   }
2059
2060
2061   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2062   // the static position evaluation before and after the move.
2063
2064   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2065
2066     if (   m != MOVE_NULL
2067         && before != VALUE_NONE
2068         && after != VALUE_NONE
2069         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2070         && !move_is_castle(m)
2071         && !move_is_promotion(m))
2072         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2073   }
2074
2075
2076   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2077   // since the beginning of the current search.
2078
2079   int current_search_time() {
2080
2081     return get_system_time() - SearchStartTime;
2082   }
2083
2084
2085   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI protocol
2086
2087   std::string value_to_uci(Value v) {
2088
2089     std::stringstream s;
2090
2091     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * OnePly)
2092       s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to pawn = 100
2093     else
2094       s << "mate " << (v > 0 ? (VALUE_MATE - v + 1) / 2 : -(VALUE_MATE + v) / 2 );
2095
2096     return s.str();
2097   }
2098
2099   // nps() computes the current nodes/second count.
2100
2101   int nps() {
2102
2103     int t = current_search_time();
2104     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2105   }
2106
2107
2108   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2109   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2110   // search.
2111
2112   void poll() {
2113
2114     static int lastInfoTime;
2115     int t = current_search_time();
2116
2117     //  Poll for input
2118     if (Bioskey())
2119     {
2120         // We are line oriented, don't read single chars
2121         std::string command;
2122
2123         if (!std::getline(std::cin, command))
2124             command = "quit";
2125
2126         if (command == "quit")
2127         {
2128             AbortSearch = true;
2129             PonderSearch = false;
2130             Quit = true;
2131             return;
2132         }
2133         else if (command == "stop")
2134         {
2135             AbortSearch = true;
2136             PonderSearch = false;
2137         }
2138         else if (command == "ponderhit")
2139             ponderhit();
2140     }
2141
2142     // Print search information
2143     if (t < 1000)
2144         lastInfoTime = 0;
2145
2146     else if (lastInfoTime > t)
2147         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2148         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2149         lastInfoTime = 0;
2150
2151     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2152     {
2153         lastInfoTime = t;
2154
2155         if (dbg_show_mean)
2156             dbg_print_mean();
2157
2158         if (dbg_show_hit_rate)
2159             dbg_print_hit_rate();
2160
2161         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2162              << " time " << t << endl;
2163     }
2164
2165     // Should we stop the search?
2166     if (PonderSearch)
2167         return;
2168
2169     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2170                            && !AspirationFailLow
2171                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2172
2173     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2174                      || stillAtFirstMove;
2175
2176     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2177         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2178         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2179         AbortSearch = true;
2180   }
2181
2182
2183   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2184   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2185   // it correctly predicted the opponent's move.
2186
2187   void ponderhit() {
2188
2189     int t = current_search_time();
2190     PonderSearch = false;
2191
2192     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2193                            && !AspirationFailLow
2194                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2195
2196     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2197                      || stillAtFirstMove;
2198
2199     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2200         AbortSearch = true;
2201   }
2202
2203
2204   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2205   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2206
2207   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2208
2209     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2210     {
2211         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2212         ss->skipNullMove = false;
2213         ss->reduction = Depth(0);
2214
2215         if (i < 3)
2216             ss->initKillers();
2217     }
2218   }
2219
2220
2221   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2222   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2223   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2224   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2225   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2226   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2227
2228   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2229
2230     std::string command;
2231
2232     while (true)
2233     {
2234         if (!std::getline(std::cin, command))
2235             command = "quit";
2236
2237         if (command == "quit")
2238         {
2239             Quit = true;
2240             break;
2241         }
2242         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2243             break;
2244     }
2245   }
2246
2247
2248   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2249   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2250
2251   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2252
2253     cout << "info depth " << Iteration
2254          << " score "     << value_to_uci(value)
2255          << (value >= beta ? " lowerbound" : value <= alpha ? " upperbound" : "")
2256          << " time "  << current_search_time()
2257          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2258          << " nps "   << nps()
2259          << " pv ";
2260
2261     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2262         cout << *m << " ";
2263
2264     cout << endl;
2265
2266     if (UseLogFile)
2267     {
2268         ValueType t = value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2269                       value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2270
2271         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2272                              TM.nodes_searched(), value, t, pv) << endl;
2273     }
2274   }
2275
2276
2277   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2278   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2279   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2280
2281   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]) {
2282
2283     StateInfo st;
2284     TTEntry* tte;
2285     Position p(pos, pos.thread());
2286     EvalInfo ei;
2287     Value v;
2288
2289     for (int i = 0; pv[i] != MOVE_NONE; i++)
2290     {
2291         tte = TT.retrieve(p.get_key());
2292         if (!tte || tte->move() != pv[i])
2293         {
2294             v = (p.is_check() ? VALUE_NONE : evaluate(p, ei));
2295             TT.store(p.get_key(), VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[i], v, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
2296         }
2297         p.do_move(pv[i], st);
2298     }
2299   }
2300
2301
2302   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2303   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2304   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2305   // long PV to print that is important for position analysis.
2306
2307   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]) {
2308
2309     StateInfo st;
2310     TTEntry* tte;
2311     Position p(pos, pos.thread());
2312     int ply = 0;
2313
2314     assert(bestMove != MOVE_NONE);
2315
2316     pv[ply] = bestMove;
2317     p.do_move(pv[ply++], st);
2318
2319     while (   (tte = TT.retrieve(p.get_key())) != NULL
2320            && tte->move() != MOVE_NONE
2321            && move_is_legal(p, tte->move())
2322            && ply < PLY_MAX
2323            && (!p.is_draw() || ply < 2))
2324     {
2325         pv[ply] = tte->move();
2326         p.do_move(pv[ply++], st);
2327     }
2328     pv[ply] = MOVE_NONE;
2329   }
2330
2331
2332   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2333   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2334   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2335   // threads and one for Windows threads.
2336
2337 #if !defined(_MSC_VER)
2338
2339   void* init_thread(void *threadID) {
2340
2341     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2342     return NULL;
2343   }
2344
2345 #else
2346
2347   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2348
2349     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2350     return 0;
2351   }
2352
2353 #endif
2354
2355
2356   /// The ThreadsManager class
2357
2358   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2359   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2360   // counters used to sort the moves at root.
2361
2362   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2363
2364     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2365         threads[i].nodes = 0ULL;
2366   }
2367
2368   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2369
2370     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2371         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2372   }
2373
2374   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2375
2376     int64_t result = 0ULL;
2377     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2378         result += threads[i].nodes;
2379
2380     return result;
2381   }
2382
2383   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2384
2385     our = their = 0UL;
2386     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2387     {
2388         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2389         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2390     }
2391   }
2392
2393
2394   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2395   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2396   // object for which the current thread is the master.
2397
2398   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2399
2400     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2401
2402     while (true)
2403     {
2404         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2405         // master should exit as last one.
2406         if (AllThreadsShouldExit)
2407         {
2408             assert(!sp);
2409             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2410             return;
2411         }
2412
2413         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2414         // instead of wasting CPU time polling for work.
2415         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2416         {
2417             assert(!sp);
2418             assert(threadID != 0);
2419             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2420
2421 #if !defined(_MSC_VER)
2422             lock_grab(&WaitLock);
2423             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2424                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2425             lock_release(&WaitLock);
2426 #else
2427             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2428 #endif
2429         }
2430
2431         // If thread has just woken up, mark it as available
2432         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2433             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2434
2435         // If this thread has been assigned work, launch a search
2436         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2437         {
2438             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2439
2440             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2441
2442             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2443                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2444             else
2445                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2446
2447             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2448
2449             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2450         }
2451
2452         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2453         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2454         int i = 0;
2455         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2456
2457         if (i == ActiveThreads)
2458         {
2459             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2460             // be sure sp->lock has been released before to return.
2461             lock_grab(&(sp->lock));
2462             lock_release(&(sp->lock));
2463
2464             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2465
2466             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2467             return;
2468         }
2469     }
2470   }
2471
2472
2473   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2474   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2475   // objects.
2476
2477   void ThreadsManager::init_threads() {
2478
2479     volatile int i;
2480     bool ok;
2481
2482 #if !defined(_MSC_VER)
2483     pthread_t pthread[1];
2484 #endif
2485
2486     // Initialize global locks
2487     lock_init(&MPLock, NULL);
2488     lock_init(&WaitLock, NULL);
2489
2490 #if !defined(_MSC_VER)
2491     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2492 #else
2493     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2494         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2495 #endif
2496
2497     // Initialize splitPoints[] locks
2498     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2499         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2500             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock), NULL);
2501
2502     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2503     AllThreadsShouldExit = false;
2504
2505     // Threads will be put to sleep as soon as created
2506     AllThreadsShouldSleep = true;
2507
2508     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2509     ActiveThreads = 1;
2510     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2511     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2512         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2513
2514     // Launch the helper threads
2515     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2516     {
2517
2518 #if !defined(_MSC_VER)
2519         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2520 #else
2521         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2522 #endif
2523
2524         if (!ok)
2525         {
2526             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2527             Application::exit_with_failure();
2528         }
2529
2530         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2531         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2532     }
2533   }
2534
2535
2536   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2537   // helper threads exit cleanly.
2538
2539   void ThreadsManager::exit_threads() {
2540
2541     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2542     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2543     wake_sleeping_threads();
2544
2545     // This makes the threads to exit idle_loop()
2546     AllThreadsShouldExit = true;
2547
2548     // Wait for thread termination
2549     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2550         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2551
2552     // Now we can safely destroy the locks
2553     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2554         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2555             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2556
2557     lock_destroy(&WaitLock);
2558     lock_destroy(&MPLock);
2559   }
2560
2561
2562   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2563   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2564   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2565
2566   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2567
2568     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2569
2570     SplitPoint* sp;
2571
2572     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2573     return sp != NULL;
2574   }
2575
2576
2577   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2578   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2579   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2580   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2581   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2582   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2583   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2584
2585   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2586
2587     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2588     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2589     assert(ActiveThreads > 1);
2590
2591     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2592         return false;
2593
2594     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2595     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2596
2597     if (localActiveSplitPoints == 0)
2598         // No active split points means that the thread is available as
2599         // a slave for any other thread.
2600         return true;
2601
2602     if (ActiveThreads == 2)
2603         return true;
2604
2605     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2606     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2607     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2608     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2609         return true;
2610
2611     return false;
2612   }
2613
2614
2615   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2616   // a slave for the thread with threadID "master".
2617
2618   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2619
2620     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2621     assert(ActiveThreads > 1);
2622
2623     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2624         if (thread_is_available(i, master))
2625             return true;
2626
2627     return false;
2628   }
2629
2630
2631   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2632   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2633   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2634   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2635   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2636   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2637   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2638   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2639   // split() returns.
2640
2641   template <bool Fake>
2642   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2643                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, bool mateThreat,
2644                              int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2645     assert(p.is_ok());
2646     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2647     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2648     assert(*bestValue <= *alpha);
2649     assert(*alpha < beta);
2650     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2651     assert(depth > Depth(0));
2652     assert(p.thread() >= 0 && p.thread() < ActiveThreads);
2653     assert(ActiveThreads > 1);
2654
2655     int i, master = p.thread();
2656     Thread& masterThread = threads[master];
2657
2658     lock_grab(&MPLock);
2659
2660     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2661     // active split points, don't split.
2662     if (   !available_thread_exists(master)
2663         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2664     {
2665         lock_release(&MPLock);
2666         return;
2667     }
2668
2669     // Pick the next available split point object from the split point stack
2670     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2671
2672     // Initialize the split point object
2673     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2674     splitPoint.stopRequest = false;
2675     splitPoint.ply = ply;
2676     splitPoint.depth = depth;
2677     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2678     splitPoint.alpha = *alpha;
2679     splitPoint.beta = beta;
2680     splitPoint.pvNode = pvNode;
2681     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2682     splitPoint.mp = mp;
2683     splitPoint.moveCount = *moveCount;
2684     splitPoint.pos = &p;
2685     splitPoint.parentSstack = ss;
2686     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2687         splitPoint.slaves[i] = 0;
2688
2689     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2690
2691     // If we are here it means we are not available
2692     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2693
2694     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2695
2696     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2697     for (i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2698         if (thread_is_available(i, master))
2699         {
2700             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2701             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2702             splitPoint.slaves[i] = 1;
2703             workersCnt++;
2704         }
2705
2706     assert(Fake || workersCnt > 1);
2707
2708     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2709     lock_release(&MPLock);
2710
2711     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2712     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2713     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2714         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2715         {
2716             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2717
2718             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2719
2720             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2721         }
2722
2723     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2724     // which it will instantly launch a search, because its state is
2725     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2726     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2727     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2728     idle_loop(master, &splitPoint);
2729
2730     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2731     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2732     lock_grab(&MPLock);
2733
2734     *alpha = splitPoint.alpha;
2735     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2736     masterThread.activeSplitPoints--;
2737     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2738
2739     lock_release(&MPLock);
2740   }
2741
2742
2743   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2744   // to start a new search from the root.
2745
2746   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2747
2748     assert(AllThreadsShouldSleep);
2749     assert(ActiveThreads > 0);
2750
2751     AllThreadsShouldSleep = false;
2752
2753     if (ActiveThreads == 1)
2754         return;
2755
2756 #if !defined(_MSC_VER)
2757     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2758     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2759     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2760 #else
2761     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2762         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2763 #endif
2764
2765   }
2766
2767
2768   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2769   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2770   // finished the job and should be idle.
2771
2772   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2773
2774     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2775
2776     // This makes the threads to go to sleep
2777     AllThreadsShouldSleep = true;
2778   }
2779
2780   /// The RootMoveList class
2781
2782   // RootMoveList c'tor
2783
2784   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2785
2786     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2787     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2788     StateInfo st;
2789     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2790
2791     // Initialize search stack
2792     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2793     ss[0].init();
2794     ss[0].eval = VALUE_NONE;
2795
2796     // Generate all legal moves
2797     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2798
2799     // Add each move to the moves[] array
2800     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2801     {
2802         bool includeMove = includeAllMoves;
2803
2804         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2805             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2806
2807         if (!includeMove)
2808             continue;
2809
2810         // Find a quick score for the move
2811         pos.do_move(cur->move, st);
2812         ss[0].currentMove = cur->move;
2813         moves[count].move = cur->move;
2814         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1);
2815         moves[count].pv[0] = cur->move;
2816         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2817         pos.undo_move(cur->move);
2818         count++;
2819     }
2820     sort();
2821   }
2822
2823
2824   // RootMoveList simple methods definitions
2825
2826   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2827
2828     moves[moveNum].nodes = nodes;
2829     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2830   }
2831
2832   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2833
2834     moves[moveNum].ourBeta = our;
2835     moves[moveNum].theirBeta = their;
2836   }
2837
2838   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2839
2840     int j;
2841
2842     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2843         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2844
2845     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2846   }
2847
2848
2849   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2850   // iteration.
2851
2852   void RootMoveList::sort() {
2853
2854     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2855   }
2856
2857
2858   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2859   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2860   // correctly in MultiPV mode.
2861
2862   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2863
2864     int i,j;
2865
2866     for (i = 1; i <= n; i++)
2867     {
2868         RootMove rm = moves[i];
2869         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2870             moves[j] = moves[j - 1];
2871
2872         moves[j] = rm;
2873     }
2874   }
2875
2876 } // namspace