7f885f7a3337d9904d9cc24b2fda2fbb49b5a0ca
[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, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
93                Depth depth, bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, int master, bool pvNode);
94
95   private:
96     friend void poll();
97
98     int ActiveThreads;
99     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
100     Thread threads[MAX_THREADS];
101     SplitPoint SplitPointStack[MAX_THREADS][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
102
103     Lock MPLock, WaitLock;
104
105 #if !defined(_MSC_VER)
106     pthread_cond_t WaitCond;
107 #else
108     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
109 #endif
110
111   };
112
113
114   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
115   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
116   // in the case of moves which fail low).
117
118   struct RootMove {
119
120     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
121
122     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
123     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
124     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
125     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
126     bool operator<(const RootMove& m) const {
127
128         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
129     }
130
131     Move move;
132     Value score;
133     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
134     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
135   };
136
137
138   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
139   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
140
141   class RootMoveList {
142
143   public:
144     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
145
146     int move_count() const { return count; }
147     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
148     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
149     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
150     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
151     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
152
153     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
154     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
155     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
156     void sort();
157     void sort_multipv(int n);
158
159   private:
160     static const int MaxRootMoves = 500;
161     RootMove moves[MaxRootMoves];
162     int count;
163   };
164
165
166   /// Adjustments
167
168   // Step 6. Razoring
169
170   // Maximum depth for razoring
171   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
172
173   // Dynamic razoring margin based on depth
174   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
175
176   // Step 8. Null move search with verification search
177
178   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
179   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
180   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
181
182   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
183   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
184
185   // Step 9. Internal iterative deepening
186
187   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
188   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 5 * OnePly /* PV */};
189
190   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
191   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
192   const Value IIDMargin = Value(0x100);
193
194   // Step 11. Decide the new search depth
195
196   // Extensions. Configurable UCI options
197   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
198   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
199   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
200
201   // Minimum depth for use of singular extension
202   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 6 * OnePly /* PV */};
203
204   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
205   // remaining ones we will extend it.
206   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
207
208   // Step 12. Futility pruning
209
210   // Futility margin for quiescence search
211   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
212
213   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
214   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
215   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
216
217   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 0)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
218   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
219
220   // Step 14. Reduced search
221
222   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
223   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
224
225   template <NodeType PV>
226   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
227
228   // Common adjustments
229
230   // Search depth at iteration 1
231   const Depth InitialDepth = OnePly;
232
233   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
234   // better than the second best move.
235   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
236
237   // Last seconds noise filtering (LSN)
238   const bool UseLSNFiltering = true;
239   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
240   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
241   bool loseOnTime = false;
242
243
244   /// Global variables
245
246   // Iteration counter
247   int Iteration;
248
249   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
250   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
251   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
252
253   // Search window management
254   int AspirationDelta;
255
256   // MultiPV mode
257   int MultiPV;
258
259   // Time managment variables
260   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
261   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
262   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
263   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
264
265   // Log file
266   bool UseLogFile;
267   std::ofstream LogFile;
268
269   // Multi-threads related variables
270   Depth MinimumSplitDepth;
271   int MaxThreadsPerSplitPoint;
272   ThreadsManager TM;
273
274   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
275   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
276   int NodesSincePoll;
277   int NodesBetweenPolls = 30000;
278
279   // History table
280   History H;
281
282   /// Local functions
283
284   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
285   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
286
287   template <NodeType PvNode>
288   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int threadID);
289
290   template <NodeType PvNode>
291   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int threadID);
292
293   template <NodeType PvNode>
294   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
295
296   template <NodeType PvNode>
297   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
298
299   void update_pv(SearchStack* ss, int ply);
300   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack* ss, int ply);
301   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
302   bool value_is_mate(Value value);
303   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss);
304   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
305   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
306   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
307   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
308   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
309   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
310
311   int current_search_time();
312   int nps();
313   void poll();
314   void ponderhit();
315   void wait_for_stop_or_ponderhit();
316   void init_ss_array(SearchStack* ss);
317   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Value value);
318
319 #if !defined(_MSC_VER)
320   void *init_thread(void *threadID);
321 #else
322   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
323 #endif
324
325 }
326
327
328 ////
329 //// Functions
330 ////
331
332 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
333 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
334
335 void init_threads() { TM.init_threads(); }
336 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
337 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
338
339
340 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
341
342 void init_search() {
343
344   int d;  // depth (OnePly == 2)
345   int hd; // half depth (OnePly == 1)
346   int mc; // moveCount
347
348   // Init reductions array
349   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
350   {
351       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
352       double nonPVRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 1.5;
353       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
354       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
355   }
356
357   // Init futility margins array
358   for (d = 0; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
359       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = 112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1) - 8 * mc + 45;
360
361   // Init futility move count array
362   for (d = 0; d < 32; d++)
363       FutilityMoveCountArray[d] = 3 + (1 << (3 * d / 8));
364 }
365
366
367 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
368 // new search from the root.
369 void SearchStack::init(int ply) {
370
371   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
372   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
373   reduction = Depth(0);
374   eval = VALUE_NONE;
375 }
376
377 void SearchStack::initKillers() {
378
379   mateKiller = MOVE_NONE;
380   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
381       killers[i] = MOVE_NONE;
382 }
383
384
385 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
386 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
387
388 int perft(Position& pos, Depth depth)
389 {
390     StateInfo st;
391     Move move;
392     int sum = 0;
393     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
394
395     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
396     // the moves, just to count them.
397     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
398     {
399         while (mp.get_next_move()) sum++;
400         return sum;
401     }
402
403     // Loop through all legal moves
404     CheckInfo ci(pos);
405     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
406     {
407         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
408         sum += perft(pos, depth - OnePly);
409         pos.undo_move(move);
410     }
411     return sum;
412 }
413
414
415 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
416 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
417 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
418 /// when a quit command is received during the search.
419
420 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
421            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
422            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
423
424   // Initialize global search variables
425   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
426   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
427   NodesSincePoll = 0;
428   TM.resetNodeCounters();
429   SearchStartTime = get_system_time();
430   ExactMaxTime = maxTime;
431   MaxDepth = maxDepth;
432   MaxNodes = maxNodes;
433   InfiniteSearch = infinite;
434   PonderSearch = ponder;
435   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
436
437   // Look for a book move, only during games, not tests
438   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
439   {
440       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
441           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
442
443       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
444       if (bookMove != MOVE_NONE)
445       {
446           if (PonderSearch)
447               wait_for_stop_or_ponderhit();
448
449           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
450           return true;
451       }
452   }
453
454   // Reset loseOnTime flag at the beginning of a new game
455   if (button_was_pressed("New Game"))
456       loseOnTime = false;
457
458   // Read UCI option values
459   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
460   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
461       TT.clear();
462
463   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
464   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
465   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
466   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
467   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
468   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
469   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
470   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
471   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
472   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
473   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
474   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
475
476   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
477   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
478   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
479   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
480   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
481
482   if (UseLogFile)
483       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
484
485   read_weights(pos.side_to_move());
486
487   // Set the number of active threads
488   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
489   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
490   {
491       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
492       init_eval(TM.active_threads());
493   }
494
495   // Wake up sleeping threads
496   TM.wake_sleeping_threads();
497
498   // Set thinking time
499   int myTime = time[side_to_move];
500   int myIncrement = increment[side_to_move];
501   if (UseTimeManagement)
502   {
503       if (!movesToGo) // Sudden death time control
504       {
505           if (myIncrement)
506           {
507               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
508               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
509           }
510           else // Blitz game without increment
511           {
512               MaxSearchTime = myTime / 30;
513               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
514           }
515       }
516       else // (x moves) / (y minutes)
517       {
518           if (movesToGo == 1)
519           {
520               MaxSearchTime = myTime / 2;
521               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
522           }
523           else
524           {
525               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
526               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
527           }
528       }
529
530       if (get_option_value_bool("Ponder"))
531       {
532           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
533           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
534       }
535   }
536
537   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
538   // heavy time pressure.
539   if (MaxNodes)
540       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
541   else if (myTime && myTime < 1000)
542       NodesBetweenPolls = 1000;
543   else if (myTime && myTime < 5000)
544       NodesBetweenPolls = 5000;
545   else
546       NodesBetweenPolls = 30000;
547
548   // Write search information to log file
549   if (UseLogFile)
550       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
551               << "infinite: "  << infinite
552               << " ponder: "   << ponder
553               << " time: "     << myTime
554               << " increment: " << myIncrement
555               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
556
557   // LSN filtering. Used only for developing purposes, disabled by default
558   if (   UseLSNFiltering
559       && loseOnTime)
560   {
561       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
562        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
563            /* wait here */;
564   }
565
566   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
567   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
568
569   if (UseLSNFiltering)
570   {
571       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
572       // decide to lose on time.
573       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
574           && myTime < LSNTime
575           && myIncrement == 0
576           && movesToGo == 0
577           && v < -LSNValue)
578       {
579           loseOnTime = true;
580       }
581       else if (loseOnTime)
582       {
583           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
584           loseOnTime = false;
585       }
586   }
587
588   if (UseLogFile)
589       LogFile.close();
590
591   TM.put_threads_to_sleep();
592
593   return !Quit;
594 }
595
596
597 namespace {
598
599   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
600   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
601   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
602   // reached.
603
604   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
605
606     Position p(pos);
607     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
608     Move EasyMove = MOVE_NONE;
609     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
610
611     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
612     RootMoveList rml(p, searchMoves);
613
614     // Handle special case of searching on a mate/stale position
615     if (rml.move_count() == 0)
616     {
617         if (PonderSearch)
618             wait_for_stop_or_ponderhit();
619
620         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
621     }
622
623     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
624     // so to output information also for iteration 1.
625     cout << "info depth " << 1
626          << "\ninfo depth " << 1
627          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
628          << " time " << current_search_time()
629          << " nodes " << TM.nodes_searched()
630          << " nps " << nps()
631          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
632
633     // Initialize
634     TT.new_search();
635     H.clear();
636     init_ss_array(ss);
637     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
638     p.reset_ply();
639     Iteration = 1;
640
641     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
642     if (   rml.move_count() == 1
643         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
644         EasyMove = rml.get_move(0);
645
646     // Iterative deepening loop
647     while (Iteration < PLY_MAX)
648     {
649         // Initialize iteration
650         Iteration++;
651         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
652
653         cout << "info depth " << Iteration << endl;
654
655         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
656         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
657         {
658             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
659             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
660
661             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
662             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
663
664             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
665             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
666         }
667
668         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
669         value = root_search(p, ss, rml, &alpha, &beta);
670
671         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
672         // been overwritten during the search.
673         TT.insert_pv(p, ss->pv);
674
675         if (AbortSearch)
676             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
677
678         //Save info about search result
679         ValueByIteration[Iteration] = value;
680
681         // Drop the easy move if differs from the new best move
682         if (ss->pv[0] != EasyMove)
683             EasyMove = MOVE_NONE;
684
685         if (UseTimeManagement)
686         {
687             // Time to stop?
688             bool stopSearch = false;
689
690             // Stop search early if there is only a single legal move,
691             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
692             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
693                 stopSearch = true;
694
695             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
696             if (  Iteration >= 6
697                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
698                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
699                 stopSearch = true;
700
701             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
702             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
703             if (   Iteration >= 8
704                 && EasyMove == ss->pv[0]
705                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
706                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
707                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
708                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
709                 stopSearch = true;
710
711             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
712             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
713                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
714                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
715
716             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
717             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
718             // move at the next iteration anyway.
719             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
720                 stopSearch = true;
721
722             if (stopSearch)
723             {
724                 if (PonderSearch)
725                     StopOnPonderhit = true;
726                 else
727                     break;
728             }
729         }
730
731         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
732             break;
733     }
734
735     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
736     // best move before we are told to do so.
737     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
738         wait_for_stop_or_ponderhit();
739     else
740         // Print final search statistics
741         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
742              << " nps " << nps()
743              << " time " << current_search_time()
744              << " hashfull " << TT.full() << endl;
745
746     // Print the best move and the ponder move to the standard output
747     if (ss->pv[0] == MOVE_NONE)
748     {
749         ss->pv[0] = rml.get_move(0);
750         ss->pv[1] = MOVE_NONE;
751     }
752
753     assert(ss->pv[0] != MOVE_NONE);
754
755     cout << "bestmove " << ss->pv[0];
756
757     if (ss->pv[1] != MOVE_NONE)
758         cout << " ponder " << ss->pv[1];
759
760     cout << endl;
761
762     if (UseLogFile)
763     {
764         if (dbg_show_mean)
765             dbg_print_mean(LogFile);
766
767         if (dbg_show_hit_rate)
768             dbg_print_hit_rate(LogFile);
769
770         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
771                 << "\nNodes/second: " << nps()
772                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss->pv[0]);
773
774         StateInfo st;
775         p.do_move(ss->pv[0], st);
776         LogFile << "\nPonder move: "
777                 << move_to_san(p, ss->pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
778                 << endl;
779     }
780     return rml.get_move_score(0);
781   }
782
783
784   // root_search() is the function which searches the root node. It is
785   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
786   // scheme, prints some information to the standard output and handles
787   // the fail low/high loops.
788
789   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
790
791     EvalInfo ei;
792     StateInfo st;
793     CheckInfo ci(pos);
794     int64_t nodes;
795     Move move;
796     Depth depth, ext, newDepth;
797     Value value, alpha, beta;
798     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
799     int researchCountFH, researchCountFL;
800
801     researchCountFH = researchCountFL = 0;
802     alpha = *alphaPtr;
803     beta = *betaPtr;
804     isCheck = pos.is_check();
805
806     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, init_ss_array() has already initialized root node)
807     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
808     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
809     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
810
811     // Step 5. Evaluate the position statically
812     // At root we do this only to get reference value for child nodes
813     if (!isCheck)
814         ss->eval = evaluate(pos, ei, 0);
815
816     // Step 6. Razoring (omitted at root)
817     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
818     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
819     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
820
821     // Step extra. Fail low loop
822     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
823     // with bigger window until we are not failing low anymore.
824     while (1)
825     {
826         // Sort the moves before to (re)search
827         rml.sort();
828
829         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
830         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
831         {
832             // This is used by time management
833             FirstRootMove = (i == 0);
834
835             // Save the current node count before the move is searched
836             nodes = TM.nodes_searched();
837
838             // Reset beta cut-off counters
839             TM.resetBetaCounters();
840
841             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
842             // the standard output.
843             move = ss->currentMove = rml.get_move(i);
844
845             if (current_search_time() >= 1000)
846                 cout << "info currmove " << move
847                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
848
849             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
850             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
851
852             // Step 11. Decide the new search depth
853             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
854             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
855             newDepth = depth + ext;
856
857             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
858
859             // Step extra. Fail high loop
860             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
861             // high anymore.
862             value = - VALUE_INFINITE;
863
864             while (1)
865             {
866                 // Step 13. Make the move
867                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
868
869                 // Step extra. pv search
870                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
871                 // and for fail high research (value > alpha)
872                 if (i < MultiPV || value > alpha)
873                 {
874                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
875                     if (MultiPV > 1)
876                         alpha = -VALUE_INFINITE;
877
878                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
879                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 0);
880                 }
881                 else
882                 {
883                     // Step 14. Reduced search
884                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
885                     bool doFullDepthSearch = true;
886
887                     if (    depth >= 3 * OnePly
888                         && !dangerous
889                         && !captureOrPromotion
890                         && !move_is_castle(move))
891                     {
892                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
893                         if (ss->reduction)
894                         {
895                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
896                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 0);
897                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
898                         }
899                     }
900
901                     // Step 15. Full depth search
902                     if (doFullDepthSearch)
903                     {
904                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
905                         ss->reduction = Depth(0);
906                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 0);
907
908                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
909                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
910                         if (value > alpha)
911                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 0);
912                     }
913                 }
914
915                 // Step 16. Undo move
916                 pos.undo_move(move);
917
918                 // Can we exit fail high loop ?
919                 if (AbortSearch || value < beta)
920                     break;
921
922                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
923                 // the score before research in case we run out of time while researching.
924                 rml.set_move_score(i, value);
925                 update_pv(ss, 0);
926                 TT.extract_pv(pos, ss->pv, PLY_MAX);
927                 rml.set_move_pv(i, ss->pv);
928
929                 // Print information to the standard output
930                 print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
931
932                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
933                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
934                 researchCountFH++;
935
936             } // End of fail high loop
937
938             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
939             // was aborted because the user interrupted the search or because we
940             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
941             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
942             // move and/or PV.
943             if (AbortSearch)
944                 break;
945
946             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
947             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
948             int64_t our, their;
949             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
950             rml.set_beta_counters(i, our, their);
951             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
952
953             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
954             assert(value < beta);
955
956             // Step 17. Check for new best move
957             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
958                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
959             else
960             {
961                 // PV move or new best move!
962
963                 // Update PV
964                 rml.set_move_score(i, value);
965                 update_pv(ss, 0);
966                 TT.extract_pv(pos, ss->pv, PLY_MAX);
967                 rml.set_move_pv(i, ss->pv);
968
969                 if (MultiPV == 1)
970                 {
971                     // We record how often the best move has been changed in each
972                     // iteration. This information is used for time managment: When
973                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
974                     if (i > 0)
975                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
976
977                     // Print information to the standard output
978                     print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
979
980                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
981                     if (value > alpha)
982                         alpha = value;
983                 }
984                 else // MultiPV > 1
985                 {
986                     rml.sort_multipv(i);
987                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
988                     {
989                         cout << "info multipv " << j + 1
990                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
991                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
992                              << " time " << current_search_time()
993                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
994                              << " nps " << nps()
995                              << " pv ";
996
997                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
998                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
999
1000                         cout << endl;
1001                     }
1002                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
1003                 }
1004             } // PV move or new best move
1005
1006             assert(alpha >= *alphaPtr);
1007
1008             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
1009
1010             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
1011                 StopOnPonderhit = false;
1012         }
1013
1014         // Can we exit fail low loop ?
1015         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
1016             break;
1017
1018         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1019         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
1020         researchCountFL++;
1021
1022     } // Fail low loop
1023
1024     // Sort the moves before to return
1025     rml.sort();
1026
1027     return alpha;
1028   }
1029
1030
1031   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
1032
1033   template <NodeType PvNode>
1034   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int threadID) {
1035
1036     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1037     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1038     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1039     assert(pos.ply() > 0 && pos.ply() < PLY_MAX);
1040     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1041
1042     Move movesSearched[256];
1043     EvalInfo ei;
1044     StateInfo st;
1045     const TTEntry* tte;
1046     Key posKey;
1047     Move ttMove, move, excludedMove;
1048     Depth ext, newDepth;
1049     Value bestValue, value, oldAlpha;
1050     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
1051     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1052     bool mateThreat = false;
1053     int moveCount = 0;
1054     int ply = pos.ply();
1055     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1056     oldAlpha = alpha;
1057
1058     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
1059     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1060     ss->init(ply);
1061     (ss + 1)->excludedMove = MOVE_NONE;
1062     (ss + 1)->skipNullMove = false;
1063     (ss + 2)->initKillers();
1064
1065     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
1066     {
1067         NodesSincePoll = 0;
1068         poll();
1069     }
1070
1071     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1072     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1073         return Value(0);
1074
1075     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1076         return VALUE_DRAW;
1077
1078     // Step 3. Mate distance pruning
1079     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1080     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1081     if (alpha >= beta)
1082         return alpha;
1083
1084     // Step 4. Transposition table lookup
1085
1086     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1087     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1088     excludedMove = ss->excludedMove;
1089     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1090
1091     tte = TT.retrieve(posKey);
1092     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1093
1094     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1095     // This is to avoid problems in the following areas:
1096     //
1097     // * Repetition draw detection
1098     // * Fifty move rule detection
1099     // * Searching for a mate
1100     // * Printing of full PV line
1101
1102     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1103     {
1104         // Refresh tte entry to avoid aging
1105         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->king_danger());
1106
1107         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1108         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1109     }
1110
1111     // Step 5. Evaluate the position statically
1112     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1113     isCheck = pos.is_check();
1114     if (!isCheck)
1115     {
1116         if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1117         {
1118             ss->eval = tte->static_value();
1119             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1120         }
1121         else
1122             ss->eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1123
1124         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1125         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1126     }
1127
1128     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1129     if (   !PvNode
1130         &&  depth < RazorDepth
1131         && !isCheck
1132         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1133         &&  ttMove == MOVE_NONE
1134         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1135         && !value_is_mate(beta)
1136         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1137     {
1138         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1139         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), threadID);
1140         if (v < rbeta)
1141             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1142             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1143             return v;
1144     }
1145
1146     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1147     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1148     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1149     if (   !PvNode
1150         && !ss->skipNullMove
1151         &&  depth < RazorDepth
1152         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1153         && !isCheck
1154         && !value_is_mate(beta)
1155         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1156         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1157
1158     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1159     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1160     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1161     // NullMoveMargin under beta.
1162     if (   !PvNode
1163         && !ss->skipNullMove
1164         &&  depth > OnePly
1165         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0)
1166         && !isCheck
1167         && !value_is_mate(beta)
1168         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1169     {
1170         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1171
1172         // Null move dynamic reduction based on depth
1173         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1174
1175         // Null move dynamic reduction based on value
1176         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1177             R++;
1178
1179         pos.do_null_move(st);
1180
1181         (ss+1)->skipNullMove = true;
1182
1183         nullValue = depth-R*OnePly < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), threadID)
1184                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, threadID);
1185
1186         (ss+1)->skipNullMove = false;
1187
1188         pos.undo_null_move();
1189
1190         if (nullValue >= beta)
1191         {
1192             // Do not return unproven mate scores
1193             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1194                 nullValue = beta;
1195
1196             // Do zugzwang verification search at high depths
1197             if (depth < 6 * OnePly)
1198                 return nullValue;
1199
1200             ss->skipNullMove = true;
1201             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-5*OnePly, threadID);
1202             ss->skipNullMove = false;
1203
1204             if (v  >= beta)
1205                 return nullValue;
1206         }
1207         else
1208         {
1209             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1210             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1211             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1212             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1213             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1214             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1215             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1216                 mateThreat = true;
1217
1218             ss->threatMove = (ss+1)->currentMove;
1219             if (   depth < ThreatDepth
1220                 && (ss-1)->reduction
1221                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, ss->threatMove))
1222                 return beta - 1;
1223         }
1224     }
1225
1226     // Step 9. Internal iterative deepening
1227     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1228         && (ttMove == MOVE_NONE || (PvNode && tte->depth() <= depth - 4 * OnePly))
1229         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1230     {
1231         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1232
1233         ss->skipNullMove = true;
1234         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, threadID);
1235         ss->skipNullMove = false;
1236
1237         ttMove = ss->pv[ply];
1238         tte = TT.retrieve(posKey);
1239     }
1240
1241     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1242     if (PvNode)
1243         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1244
1245     // Initialize a MovePicker object for the current position
1246     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1247     CheckInfo ci(pos);
1248     bool singularExtensionNode =   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1249                                 && tte && tte->move()
1250                                 && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1251                                 && is_lower_bound(tte->type())
1252                                 && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly;
1253
1254     // Step 10. Loop through moves
1255     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1256     while (   bestValue < beta
1257            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1258            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1259     {
1260       assert(move_is_ok(move));
1261
1262       if (move == excludedMove)
1263           continue;
1264
1265       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1266       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1267       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1268
1269       // Step 11. Decide the new search depth
1270       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1271
1272       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1273       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1274       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1275       if (   singularExtensionNode
1276           && move == tte->move()
1277           && ext < OnePly)
1278       {
1279           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1280
1281           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1282           {
1283               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1284               ss->excludedMove = move;
1285               ss->skipNullMove = true;
1286               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, threadID);
1287               ss->skipNullMove = false;
1288               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1289
1290               if (v < ttValue - SingularExtensionMargin)
1291                   ext = OnePly;
1292           }
1293       }
1294
1295       newDepth = depth - OnePly + ext;
1296
1297       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1298       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1299
1300       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1301       if (   !PvNode
1302           && !captureOrPromotion
1303           && !isCheck
1304           && !dangerous
1305           &&  move != ttMove
1306           && !move_is_castle(move))
1307       {
1308           // Move count based pruning
1309           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1310               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1311               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1312               continue;
1313
1314           // Value based pruning
1315           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly for predicted depth,
1316           // but fixing this made program slightly weaker.
1317           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1318           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1319                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1320
1321           if (futilityValueScaled < beta)
1322           {
1323               if (futilityValueScaled > bestValue)
1324                   bestValue = futilityValueScaled;
1325               continue;
1326           }
1327       }
1328
1329       // Step 13. Make the move
1330       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1331
1332       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1333       // The first move in list is the expected PV
1334       if (PvNode && moveCount == 1)
1335           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), threadID)
1336                                     : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, threadID);
1337       else
1338       {
1339           // Step 14. Reduced depth search
1340           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1341           bool doFullDepthSearch = true;
1342
1343           if (    depth >= 3 * OnePly
1344               && !captureOrPromotion
1345               && !dangerous
1346               && !move_is_castle(move)
1347               && !move_is_killer(move, ss))
1348           {
1349               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1350               if (ss->reduction)
1351               {
1352                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1353                   value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), threadID)
1354                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, threadID);
1355
1356                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1357               }
1358
1359               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1360               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1361               // if the move fails high again then go with full depth search.
1362               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1363               {
1364                   assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1365
1366                   ss->reduction = OnePly;
1367                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, threadID);
1368                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1369               }
1370               ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1371           }
1372
1373           // Step 15. Full depth search
1374           if (doFullDepthSearch)
1375           {
1376               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), threadID)
1377                                         : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, threadID);
1378
1379               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1380               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1381               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1382               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1383                   value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), threadID)
1384                                             : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, threadID);
1385           }
1386       }
1387
1388       // Step 16. Undo move
1389       pos.undo_move(move);
1390
1391       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1392
1393       // Step 17. Check for new best move
1394       if (value > bestValue)
1395       {
1396           bestValue = value;
1397           if (value > alpha)
1398           {
1399               if (PvNode && value < beta) // This guarantees that always: alpha < beta
1400                   alpha = value;
1401
1402               update_pv(ss, ply);
1403
1404               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1405                   ss->mateKiller = move;
1406           }
1407       }
1408
1409       // Step 18. Check for split
1410       if (   depth >= MinimumSplitDepth
1411           && TM.active_threads() > 1
1412           && bestValue < beta
1413           && TM.available_thread_exists(threadID)
1414           && !AbortSearch
1415           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1416           && Iteration <= 99)
1417           TM.split<FakeSplit>(pos, ss, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1418                               mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, PvNode);
1419     }
1420
1421     // Step 19. Check for mate and stalemate
1422     // All legal moves have been searched and if there are
1423     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1424     // If one move was excluded return fail low score.
1425     if (!moveCount)
1426         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1427
1428     // Step 20. Update tables
1429     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1430     // history counters, and killer moves.
1431     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1432         return bestValue;
1433
1434     if (bestValue <= oldAlpha)
1435         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1436
1437     else if (bestValue >= beta)
1438     {
1439         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1440         move = ss->pv[ply];
1441         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1442         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1443         {
1444             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1445             update_killers(move, ss);
1446         }
1447     }
1448     else
1449         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss->pv[ply], ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1450
1451     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1452
1453     return bestValue;
1454   }
1455
1456
1457   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1458   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1459   // less than OnePly).
1460
1461   template <NodeType PvNode>
1462   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int threadID) {
1463
1464     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1465     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1466     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1467     assert(depth <= 0);
1468     assert(pos.ply() > 0 && pos.ply() < PLY_MAX);
1469     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1470
1471     EvalInfo ei;
1472     StateInfo st;
1473     Move ttMove, move;
1474     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1475     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1476     const TTEntry* tte = NULL;
1477     int moveCount = 0;
1478     int ply = pos.ply();
1479     Value oldAlpha = alpha;
1480
1481     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1482     ss->init(ply);
1483
1484     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1485     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1486         return VALUE_DRAW;
1487
1488     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1489     // pruning, but only for move ordering.
1490     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1491     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1492
1493     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1494     {
1495         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1496         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1497     }
1498
1499     isCheck = pos.is_check();
1500
1501     // Evaluate the position statically
1502     if (isCheck)
1503         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1504     else if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1505     {
1506         staticValue = tte->static_value();
1507         ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1508     }
1509     else
1510         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1511
1512     if (!isCheck)
1513     {
1514         ss->eval = staticValue;
1515         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1516     }
1517
1518     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1519     // at least beta.
1520     bestValue = staticValue;
1521
1522     if (bestValue >= beta)
1523     {
1524         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1525         if (!isCheck && !tte)
1526             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1527
1528         return bestValue;
1529     }
1530
1531     if (bestValue > alpha)
1532         alpha = bestValue;
1533
1534     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1535     bool deepChecks = (depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1536
1537     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1538     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1539     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1540     // and we are near beta) will be generated.
1541     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1542     CheckInfo ci(pos);
1543     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1544     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1545
1546     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1547     while (   alpha < beta
1548            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1549     {
1550       assert(move_is_ok(move));
1551
1552       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1553
1554       // Update current move
1555       moveCount++;
1556       ss->currentMove = move;
1557
1558       // Futility pruning
1559       if (   !PvNode
1560           &&  enoughMaterial
1561           && !isCheck
1562           && !moveIsCheck
1563           &&  move != ttMove
1564           && !move_is_promotion(move)
1565           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1566       {
1567           futilityValue =  futilityBase
1568                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1569                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1570
1571           if (futilityValue < alpha)
1572           {
1573               if (futilityValue > bestValue)
1574                   bestValue = futilityValue;
1575               continue;
1576           }
1577       }
1578
1579       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1580       evasionPrunable =   isCheck
1581                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1582                        && !pos.move_is_capture(move)
1583                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1584                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1585
1586       // Don't search moves with negative SEE values
1587       if (   !PvNode
1588           && (!isCheck || evasionPrunable)
1589           &&  move != ttMove
1590           && !move_is_promotion(move)
1591           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1592           continue;
1593
1594       // Make and search the move
1595       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1596       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-OnePly, threadID);
1597       pos.undo_move(move);
1598
1599       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1600
1601       // New best move?
1602       if (value > bestValue)
1603       {
1604           bestValue = value;
1605           if (value > alpha)
1606           {
1607               alpha = value;
1608               update_pv(ss, ply);
1609           }
1610        }
1611     }
1612
1613     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1614     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1615     if (!moveCount && isCheck) // Mate!
1616         return value_mated_in(ply);
1617
1618     // Update transposition table
1619     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1620     if (bestValue <= oldAlpha)
1621     {
1622         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1623         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1624         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, d, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1625     }
1626     else if (bestValue >= beta)
1627     {
1628         move = ss->pv[ply];
1629         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1630
1631         // Update killers only for good checking moves
1632         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1633             update_killers(move, ss);
1634     }
1635     else
1636         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss->pv[ply], ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1637
1638     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1639
1640     return bestValue;
1641   }
1642
1643
1644   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1645   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1646   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1647   // table, done a null move search, and searched the first move before
1648   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1649   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1650   // care of after we return from the split point.
1651
1652   template <NodeType PvNode>
1653   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1654
1655     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1656     assert(TM.active_threads() > 1);
1657
1658     StateInfo st;
1659     Move move;
1660     Depth ext, newDepth;
1661     Value value;
1662     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1663     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1664     int moveCount;
1665     value = -VALUE_INFINITE;
1666
1667     Position pos(*sp->pos);
1668     CheckInfo ci(pos);
1669     int ply = pos.ply();
1670     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1671     isCheck = pos.is_check();
1672
1673     // Step 10. Loop through moves
1674     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1675     lock_grab(&(sp->lock));
1676
1677     while (    sp->bestValue < sp->beta
1678            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1679            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1680     {
1681       moveCount = ++sp->moveCount;
1682       lock_release(&(sp->lock));
1683
1684       assert(move_is_ok(move));
1685
1686       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1687       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1688
1689       // Step 11. Decide the new search depth
1690       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1691       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1692
1693       // Update current move
1694       ss->currentMove = move;
1695
1696       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1697       if (   !PvNode
1698           && !captureOrPromotion
1699           && !isCheck
1700           && !dangerous
1701           && !move_is_castle(move))
1702       {
1703           // Move count based pruning
1704           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1705               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1706               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1707           {
1708               lock_grab(&(sp->lock));
1709               continue;
1710           }
1711
1712           // Value based pruning
1713           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1714           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1715                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1716
1717           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1718           {
1719               lock_grab(&(sp->lock));
1720
1721               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1722                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1723               continue;
1724           }
1725       }
1726
1727       // Step 13. Make the move
1728       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1729
1730       // Step 14. Reduced search
1731       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1732       bool doFullDepthSearch = true;
1733
1734       if (   !captureOrPromotion
1735           && !dangerous
1736           && !move_is_castle(move)
1737           && !move_is_killer(move, ss))
1738       {
1739           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1740           if (ss->reduction)
1741           {
1742               Value localAlpha = sp->alpha;
1743               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1744               value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), threadID)
1745                                  : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, d, threadID);
1746               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1747           }
1748
1749           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1750           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1751           // if the move fails high again then go with full depth search.
1752           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1753           {
1754               assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1755
1756               ss->reduction = OnePly;
1757               Value localAlpha = sp->alpha;
1758               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, threadID);
1759               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1760           }
1761           ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1762       }
1763
1764       // Step 15. Full depth search
1765       if (doFullDepthSearch)
1766       {
1767           Value localAlpha = sp->alpha;
1768           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), threadID)
1769                                     : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, threadID);
1770
1771           // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1772           // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1773           // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1774           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1775               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, Depth(0), threadID)
1776                                         : - search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, threadID);
1777       }
1778
1779       // Step 16. Undo move
1780       pos.undo_move(move);
1781
1782       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1783
1784       // Step 17. Check for new best move
1785       lock_grab(&(sp->lock));
1786
1787       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1788       {
1789           sp->bestValue = value;
1790
1791           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1792           {
1793               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1794                   sp->stopRequest = true;
1795
1796               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1797                   sp->alpha = value;
1798
1799               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, ply);
1800           }
1801       }
1802     }
1803
1804     /* Here we have the lock still grabbed */
1805
1806     sp->slaves[threadID] = 0;
1807
1808     lock_release(&(sp->lock));
1809   }
1810
1811   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
1812   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
1813   // current node.
1814
1815   void update_pv(SearchStack* ss, int ply) {
1816
1817     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1818
1819     int p;
1820
1821     ss->pv[ply] = ss->currentMove;
1822
1823     for (p = ply + 1; (ss+1)->pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1824         ss->pv[p] = (ss+1)->pv[p];
1825
1826     ss->pv[p] = MOVE_NONE;
1827   }
1828
1829
1830   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
1831   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
1832   // the PV at the parent node.
1833
1834   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack* ss, int ply) {
1835
1836     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1837
1838     int p;
1839
1840     ss->pv[ply] = pss->pv[ply] = ss->currentMove;
1841
1842     for (p = ply + 1; (ss+1)->pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1843         ss->pv[p] = pss->pv[p] = (ss+1)->pv[p];
1844
1845     ss->pv[p] = pss->pv[p] = MOVE_NONE;
1846   }
1847
1848
1849   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1850   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1851   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1852   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1853   // second move is assumed to be a move from the current position.
1854
1855   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1856
1857     Square f1, t1, f2, t2;
1858     Piece p;
1859
1860     assert(move_is_ok(m1));
1861     assert(move_is_ok(m2));
1862
1863     if (m2 == MOVE_NONE)
1864         return false;
1865
1866     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1867     f2 = move_from(m2);
1868     t1 = move_to(m1);
1869     if (f2 == t1)
1870         return true;
1871
1872     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1873     t2 = move_to(m2);
1874     f1 = move_from(m1);
1875     if (t2 == f1)
1876         return true;
1877
1878     // Case 3: Moving through the vacated square
1879     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1880         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1881       return true;
1882
1883     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1884     p = pos.piece_on(t1);
1885     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1886         return true;
1887
1888     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1889     if (    piece_is_slider(p)
1890         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1891         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1892     {
1893         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1894         // move is the opposite of the checking piece.
1895         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1896         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1897
1898         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1899             return true;
1900     }
1901     return false;
1902   }
1903
1904
1905   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
1906   // eventually compensated for the ply.
1907
1908   bool value_is_mate(Value value) {
1909
1910     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1911
1912     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1913           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1914   }
1915
1916
1917   // move_is_killer() checks if the given move is among the
1918   // killer moves of that ply.
1919
1920   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1921
1922       const Move* k = ss->killers;
1923       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
1924           if (*k == m)
1925               return true;
1926
1927       return false;
1928   }
1929
1930
1931   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1932   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1933   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1934   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1935   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1936   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1937   template <NodeType PvNode>
1938   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1939                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1940
1941     assert(m != MOVE_NONE);
1942
1943     Depth result = Depth(0);
1944     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1945
1946     if (*dangerous)
1947     {
1948         if (moveIsCheck)
1949             result += CheckExtension[PvNode];
1950
1951         if (singleEvasion)
1952             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1953
1954         if (mateThreat)
1955             result += MateThreatExtension[PvNode];
1956     }
1957
1958     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1959     {
1960         Color c = pos.side_to_move();
1961         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1962         {
1963             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1964             *dangerous = true;
1965         }
1966         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1967         {
1968             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1969             *dangerous = true;
1970         }
1971     }
1972
1973     if (   captureOrPromotion
1974         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1975         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1976             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1977         && !move_is_promotion(m)
1978         && !move_is_ep(m))
1979     {
1980         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1981         *dangerous = true;
1982     }
1983
1984     if (   PvNode
1985         && captureOrPromotion
1986         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1987         && pos.see_sign(m) >= 0)
1988     {
1989         result += OnePly/2;
1990         *dangerous = true;
1991     }
1992
1993     return Min(result, OnePly);
1994   }
1995
1996
1997   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1998   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1999
2000   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2001
2002     assert(move_is_ok(m));
2003     assert(threat && move_is_ok(threat));
2004     assert(!pos.move_is_check(m));
2005     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2006     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2007
2008     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2009
2010     mfrom = move_from(m);
2011     mto = move_to(m);
2012     tfrom = move_from(threat);
2013     tto = move_to(threat);
2014
2015     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2016     if (mfrom == tto)
2017         return true;
2018
2019     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2020     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2021     if (   pos.move_is_capture(threat)
2022         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2023             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2024         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2025         return true;
2026
2027     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2028     // prune safe moves which block its ray.
2029     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2030         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2031         && pos.see_sign(m) >= 0)
2032         return true;
2033
2034     return false;
2035   }
2036
2037
2038   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2039   // can be used at a given point in search.
2040
2041   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2042
2043     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2044
2045     return   (   tte->depth() >= depth
2046               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2047               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2048
2049           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2050               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2051   }
2052
2053
2054   // refine_eval() returns the transposition table score if
2055   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2056
2057   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2058
2059       if (!tte)
2060           return defaultEval;
2061
2062       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2063
2064       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2065           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2066           return v;
2067
2068       return defaultEval;
2069   }
2070
2071
2072   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2073   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2074
2075   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2076                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2077
2078     Move m;
2079
2080     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2081
2082     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2083     {
2084         m = movesSearched[i];
2085
2086         assert(m != move);
2087
2088         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2089             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2090     }
2091   }
2092
2093
2094   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2095   // among the killer moves of that ply.
2096
2097   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2098
2099     if (m == ss->killers[0])
2100         return;
2101
2102     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2103         ss->killers[i] = ss->killers[i - 1];
2104
2105     ss->killers[0] = m;
2106   }
2107
2108
2109   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2110   // the static position evaluation before and after the move.
2111
2112   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2113
2114     if (   m != MOVE_NULL
2115         && before != VALUE_NONE
2116         && after != VALUE_NONE
2117         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2118         && !move_is_castle(m)
2119         && !move_is_promotion(m))
2120         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2121   }
2122
2123
2124   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2125   // since the beginning of the current search.
2126
2127   int current_search_time() {
2128
2129     return get_system_time() - SearchStartTime;
2130   }
2131
2132
2133   // nps() computes the current nodes/second count.
2134
2135   int nps() {
2136
2137     int t = current_search_time();
2138     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2139   }
2140
2141
2142   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2143   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2144   // search.
2145
2146   void poll() {
2147
2148     static int lastInfoTime;
2149     int t = current_search_time();
2150
2151     //  Poll for input
2152     if (Bioskey())
2153     {
2154         // We are line oriented, don't read single chars
2155         std::string command;
2156
2157         if (!std::getline(std::cin, command))
2158             command = "quit";
2159
2160         if (command == "quit")
2161         {
2162             AbortSearch = true;
2163             PonderSearch = false;
2164             Quit = true;
2165             return;
2166         }
2167         else if (command == "stop")
2168         {
2169             AbortSearch = true;
2170             PonderSearch = false;
2171         }
2172         else if (command == "ponderhit")
2173             ponderhit();
2174     }
2175
2176     // Print search information
2177     if (t < 1000)
2178         lastInfoTime = 0;
2179
2180     else if (lastInfoTime > t)
2181         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2182         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2183         lastInfoTime = 0;
2184
2185     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2186     {
2187         lastInfoTime = t;
2188
2189         if (dbg_show_mean)
2190             dbg_print_mean();
2191
2192         if (dbg_show_hit_rate)
2193             dbg_print_hit_rate();
2194
2195         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2196              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2197     }
2198
2199     // Should we stop the search?
2200     if (PonderSearch)
2201         return;
2202
2203     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2204                            && !AspirationFailLow
2205                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2206
2207     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2208                      || stillAtFirstMove;
2209
2210     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2211         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2212         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2213         AbortSearch = true;
2214   }
2215
2216
2217   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2218   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2219   // it correctly predicted the opponent's move.
2220
2221   void ponderhit() {
2222
2223     int t = current_search_time();
2224     PonderSearch = false;
2225
2226     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2227                            && !AspirationFailLow
2228                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2229
2230     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2231                      || stillAtFirstMove;
2232
2233     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2234         AbortSearch = true;
2235   }
2236
2237
2238   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2239
2240   void init_ss_array(SearchStack* ss) {
2241
2242     for (int i = 0; i < 3; i++, ss++)
2243     {
2244         ss->init(i);
2245         ss->initKillers();
2246         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2247         ss->skipNullMove = false;
2248     }
2249   }
2250
2251
2252   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2253   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2254   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2255   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2256   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2257   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2258
2259   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2260
2261     std::string command;
2262
2263     while (true)
2264     {
2265         if (!std::getline(std::cin, command))
2266             command = "quit";
2267
2268         if (command == "quit")
2269         {
2270             Quit = true;
2271             break;
2272         }
2273         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2274             break;
2275     }
2276   }
2277
2278
2279   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2280   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2281
2282   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Value value) {
2283
2284     cout << "info depth " << Iteration
2285          << " score " << value_to_string(value)
2286          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
2287             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
2288          << " time "  << current_search_time()
2289          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2290          << " nps "   << nps()
2291          << " pv ";
2292
2293     for (int j = 0; ss->pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
2294         cout << ss->pv[j] << " ";
2295
2296     cout << endl;
2297
2298     if (UseLogFile)
2299     {
2300         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
2301             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
2302
2303         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2304                              TM.nodes_searched(), value, type, ss->pv) << endl;
2305     }
2306   }
2307
2308
2309   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2310   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2311   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2312   // threads and one for Windows threads.
2313
2314 #if !defined(_MSC_VER)
2315
2316   void* init_thread(void *threadID) {
2317
2318     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2319     return NULL;
2320   }
2321
2322 #else
2323
2324   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2325
2326     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2327     return 0;
2328   }
2329
2330 #endif
2331
2332
2333   /// The ThreadsManager class
2334
2335   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2336   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2337   // counters used to sort the moves at root.
2338
2339   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2340
2341     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2342         threads[i].nodes = 0ULL;
2343   }
2344
2345   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2346
2347     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2348         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2349   }
2350
2351   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2352
2353     int64_t result = 0ULL;
2354     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2355         result += threads[i].nodes;
2356
2357     return result;
2358   }
2359
2360   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2361
2362     our = their = 0UL;
2363     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2364     {
2365         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2366         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2367     }
2368   }
2369
2370
2371   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2372   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2373   // object for which the current thread is the master.
2374
2375   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2376
2377     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2378
2379     while (true)
2380     {
2381         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2382         // master should exit as last one.
2383         if (AllThreadsShouldExit)
2384         {
2385             assert(!sp);
2386             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2387             return;
2388         }
2389
2390         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2391         // instead of wasting CPU time polling for work.
2392         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2393         {
2394             assert(!sp);
2395             assert(threadID != 0);
2396             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2397
2398 #if !defined(_MSC_VER)
2399             lock_grab(&WaitLock);
2400             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2401                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2402             lock_release(&WaitLock);
2403 #else
2404             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2405 #endif
2406         }
2407
2408         // If thread has just woken up, mark it as available
2409         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2410             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2411
2412         // If this thread has been assigned work, launch a search
2413         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2414         {
2415             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2416
2417             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2418
2419             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2420                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2421             else
2422                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2423
2424             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2425
2426             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2427         }
2428
2429         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2430         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2431         int i = 0;
2432         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2433
2434         if (i == ActiveThreads)
2435         {
2436             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2437             // be sure sp->lock has been released before to return.
2438             lock_grab(&(sp->lock));
2439             lock_release(&(sp->lock));
2440
2441             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2442
2443             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2444             return;
2445         }
2446     }
2447   }
2448
2449
2450   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2451   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2452   // objects.
2453
2454   void ThreadsManager::init_threads() {
2455
2456     volatile int i;
2457     bool ok;
2458
2459 #if !defined(_MSC_VER)
2460     pthread_t pthread[1];
2461 #endif
2462
2463     // Initialize global locks
2464     lock_init(&MPLock, NULL);
2465     lock_init(&WaitLock, NULL);
2466
2467 #if !defined(_MSC_VER)
2468     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2469 #else
2470     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2471         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2472 #endif
2473
2474     // Initialize SplitPointStack locks
2475     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2476         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2477             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2478
2479     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2480     AllThreadsShouldExit = false;
2481
2482     // Threads will be put to sleep as soon as created
2483     AllThreadsShouldSleep = true;
2484
2485     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2486     ActiveThreads = 1;
2487     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2488     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2489         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2490
2491     // Launch the helper threads
2492     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2493     {
2494
2495 #if !defined(_MSC_VER)
2496         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2497 #else
2498         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2499 #endif
2500
2501         if (!ok)
2502         {
2503             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2504             Application::exit_with_failure();
2505         }
2506
2507         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2508         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2509     }
2510   }
2511
2512
2513   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2514   // helper threads exit cleanly.
2515
2516   void ThreadsManager::exit_threads() {
2517
2518     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2519     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2520     wake_sleeping_threads();
2521
2522     // This makes the threads to exit idle_loop()
2523     AllThreadsShouldExit = true;
2524
2525     // Wait for thread termination
2526     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2527         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2528
2529     // Now we can safely destroy the locks
2530     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2531         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2532             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2533
2534     lock_destroy(&WaitLock);
2535     lock_destroy(&MPLock);
2536   }
2537
2538
2539   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2540   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2541   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2542
2543   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2544
2545     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2546
2547     SplitPoint* sp;
2548
2549     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2550     return sp != NULL;
2551   }
2552
2553
2554   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2555   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2556   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2557   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2558   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2559   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2560   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2561
2562   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2563
2564     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2565     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2566     assert(ActiveThreads > 1);
2567
2568     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2569         return false;
2570
2571     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2572     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2573
2574     if (localActiveSplitPoints == 0)
2575         // No active split points means that the thread is available as
2576         // a slave for any other thread.
2577         return true;
2578
2579     if (ActiveThreads == 2)
2580         return true;
2581
2582     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2583     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2584     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2585     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2586         return true;
2587
2588     return false;
2589   }
2590
2591
2592   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2593   // a slave for the thread with threadID "master".
2594
2595   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2596
2597     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2598     assert(ActiveThreads > 1);
2599
2600     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2601         if (thread_is_available(i, master))
2602             return true;
2603
2604     return false;
2605   }
2606
2607
2608   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2609   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2610   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2611   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2612   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2613   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2614   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2615   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2616   // split() returns.
2617
2618   template <bool Fake>
2619   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, Value* alpha, const Value beta,
2620                              Value* bestValue, Depth depth, bool mateThreat, int* moveCount,
2621                              MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2622     assert(p.is_ok());
2623     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2624     assert(*bestValue <= *alpha);
2625     assert(*alpha < beta);
2626     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2627     assert(depth > Depth(0));
2628     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2629     assert(ActiveThreads > 1);
2630
2631     lock_grab(&MPLock);
2632
2633     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2634     // active split points, don't split.
2635     if (   !available_thread_exists(master)
2636         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2637     {
2638         lock_release(&MPLock);
2639         return;
2640     }
2641
2642     // Pick the next available split point object from the split point stack
2643     SplitPoint* splitPoint = &SplitPointStack[master][threads[master].activeSplitPoints];
2644
2645     // Initialize the split point object
2646     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2647     splitPoint->stopRequest = false;
2648     splitPoint->depth = depth;
2649     splitPoint->mateThreat = mateThreat;
2650     splitPoint->alpha = *alpha;
2651     splitPoint->beta = beta;
2652     splitPoint->pvNode = pvNode;
2653     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2654     splitPoint->mp = mp;
2655     splitPoint->moveCount = *moveCount;
2656     splitPoint->pos = &p;
2657     splitPoint->parentSstack = ss;
2658     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2659         splitPoint->slaves[i] = 0;
2660
2661     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2662     threads[master].activeSplitPoints++;
2663
2664     // If we are here it means we are not available
2665     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2666
2667     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2668
2669     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2670     for (int i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2671         if (thread_is_available(i, master))
2672         {
2673             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2674             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2675             splitPoint->slaves[i] = 1;
2676             workersCnt++;
2677         }
2678
2679     assert(Fake || workersCnt > 1);
2680
2681     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2682     lock_release(&MPLock);
2683
2684     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2685     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2686     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2687         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2688         {
2689             memcpy(splitPoint->sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2690
2691             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2692
2693             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2694         }
2695
2696     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2697     // which it will instantly launch a search, because its state is
2698     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2699     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2700     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2701     idle_loop(master, splitPoint);
2702
2703     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2704     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2705     lock_grab(&MPLock);
2706
2707     *alpha = splitPoint->alpha;
2708     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2709     threads[master].activeSplitPoints--;
2710     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2711
2712     lock_release(&MPLock);
2713   }
2714
2715
2716   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2717   // to start a new search from the root.
2718
2719   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2720
2721     assert(AllThreadsShouldSleep);
2722     assert(ActiveThreads > 0);
2723
2724     AllThreadsShouldSleep = false;
2725
2726     if (ActiveThreads == 1)
2727         return;
2728
2729 #if !defined(_MSC_VER)
2730     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2731     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2732     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2733 #else
2734     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2735         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2736 #endif
2737
2738   }
2739
2740
2741   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2742   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2743   // finished the job and should be idle.
2744
2745   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2746
2747     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2748
2749     // This makes the threads to go to sleep
2750     AllThreadsShouldSleep = true;
2751   }
2752
2753   /// The RootMoveList class
2754
2755   // RootMoveList c'tor
2756
2757   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2758
2759     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2760     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2761     StateInfo st;
2762     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2763
2764     // Generate all legal moves
2765     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2766
2767     // Add each move to the moves[] array
2768     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2769     {
2770         bool includeMove = includeAllMoves;
2771
2772         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2773             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2774
2775         if (!includeMove)
2776             continue;
2777
2778         // Find a quick score for the move
2779         init_ss_array(ss);
2780         pos.do_move(cur->move, st);
2781         moves[count].move = cur->move;
2782         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 0);
2783         moves[count].pv[0] = cur->move;
2784         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2785         pos.undo_move(cur->move);
2786         count++;
2787     }
2788     sort();
2789   }
2790
2791
2792   // RootMoveList simple methods definitions
2793
2794   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2795
2796     moves[moveNum].nodes = nodes;
2797     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2798   }
2799
2800   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2801
2802     moves[moveNum].ourBeta = our;
2803     moves[moveNum].theirBeta = their;
2804   }
2805
2806   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2807
2808     int j;
2809
2810     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2811         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2812
2813     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2814   }
2815
2816
2817   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2818   // iteration.
2819
2820   void RootMoveList::sort() {
2821
2822     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2823   }
2824
2825
2826   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2827   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2828   // correctly in MultiPV mode.
2829
2830   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2831
2832     int i,j;
2833
2834     for (i = 1; i <= n; i++)
2835     {
2836         RootMove rm = moves[i];
2837         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2838             moves[j] = moves[j - 1];
2839
2840         moves[j] = rm;
2841     }
2842   }
2843
2844 } // namspace