]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Sort again root moves after a fail low
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2009 Marco Costalba
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <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
56
57   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
58   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
59   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
60   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
61
62   class ThreadsManager {
63     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
64        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
65        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
66     */
67   public:
68     void init_threads();
69     void exit_threads();
70
71     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
72     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
73     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
74     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
75
76     void resetNodeCounters();
77     void resetBetaCounters();
78     int64_t nodes_searched() const;
79     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
80     bool available_thread_exists(int master) const;
81     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
82     bool thread_should_stop(int threadID) const;
83     void wake_sleeping_threads();
84     void put_threads_to_sleep();
85     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp);
86     bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
87                Depth depth, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode);
88
89   private:
90     friend void poll(SearchStack ss[], int ply);
91
92     int ActiveThreads;
93     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
94     Thread threads[MAX_THREADS];
95     SplitPoint SplitPointStack[MAX_THREADS][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
96
97     Lock MPLock, WaitLock;
98
99 #if !defined(_MSC_VER)
100     pthread_cond_t WaitCond;
101 #else
102     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
103 #endif
104
105   };
106
107
108   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
109   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
110   // in the case of moves which fail low).
111
112   struct RootMove {
113
114     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
115
116     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
117     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
118     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
119     // have equal score but m1 has the higher node count.
120     bool operator<(const RootMove& m) const {
121
122         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
123     }
124
125     Move move;
126     Value score;
127     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
128     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
129   };
130
131
132   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
133   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
134
135   class RootMoveList {
136
137   public:
138     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
139
140     int move_count() const { return count; }
141     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
142     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
143     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
144     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
145     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
146
147     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
148     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
149     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
150     void sort();
151     void sort_multipv(int n);
152
153   private:
154     static const int MaxRootMoves = 500;
155     RootMove moves[MaxRootMoves];
156     int count;
157   };
158
159
160   /// Adjustments
161
162   // Step 6. Razoring
163
164   // Maximum depth for razoring
165   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
166
167   // Dynamic razoring margin based on depth
168   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
169
170   // Step 8. Null move search with verification search
171
172   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
173   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
174   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
175
176   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
177   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
178
179   // Step 9. Internal iterative deepening
180
181   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
182   const Depth IIDDepthAtPVNodes = 5 * OnePly;
183   const Depth IIDDepthAtNonPVNodes = 8 * OnePly;
184
185   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
186   // when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
187   const Value IIDMargin = Value(0x100);
188
189   // Step 11. Decide the new search depth
190
191   // Extensions. Configurable UCI options
192   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
193   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
194   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
195
196   // Minimum depth for use of singular extension
197   const Depth SingularExtensionDepthAtPVNodes = 6 * OnePly;
198   const Depth SingularExtensionDepthAtNonPVNodes = 8 * OnePly;
199
200   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
201   // remaining ones we will extend it.
202   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
203
204   // Step 12. Futility pruning
205
206   // Futility margin for quiescence search
207   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
208
209   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
210   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
211   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
212
213   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 0)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
214   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
215
216   // Step 14. Reduced search
217
218   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
219   int8_t    PVReductionMatrix[64][64]; // [depth][moveNumber]
220   int8_t NonPVReductionMatrix[64][64]; // [depth][moveNumber]
221
222   inline Depth    pv_reduction(Depth d, int mn) { return (Depth)    PVReductionMatrix[Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
223   inline Depth nonpv_reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) NonPVReductionMatrix[Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
224
225   // Common adjustments
226
227   // Search depth at iteration 1
228   const Depth InitialDepth = OnePly;
229
230   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
231   // better than the second best move.
232   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
233
234   // Last seconds noise filtering (LSN)
235   const bool UseLSNFiltering = true;
236   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
237   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
238   bool loseOnTime = false;
239
240
241   /// Global variables
242
243   // Iteration counter
244   int Iteration;
245
246   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
247   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
248   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
249
250   // Search window management
251   int AspirationDelta;
252
253   // MultiPV mode
254   int MultiPV;
255
256   // Time managment variables
257   int RootMoveNumber, SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth;
258   int MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
259   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
260   bool AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
261
262   // Show current line?
263   bool ShowCurrentLine;
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& oldAlpha, Value& beta);
286   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
287   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove = MOVE_NONE);
288   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
289   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
290   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
291   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
292   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
293   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
294   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
295   bool value_is_mate(Value value);
296   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
297   Depth extension(const Position&, Move, bool, bool, bool, bool, bool, bool*);
298   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
299   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
300   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
301   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
302   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
303   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
304   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
305
306   int current_search_time();
307   int nps();
308   void poll(SearchStack ss[], int ply);
309   void ponderhit();
310   void wait_for_stop_or_ponderhit();
311   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
312   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value);
313
314 #if !defined(_MSC_VER)
315   void *init_thread(void *threadID);
316 #else
317   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
318 #endif
319
320 }
321
322
323 ////
324 //// Functions
325 ////
326
327 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
328 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
329
330 void init_threads() { TM.init_threads(); }
331 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
332 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
333
334
335 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
336 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
337
338 int perft(Position& pos, Depth depth)
339 {
340     StateInfo st;
341     Move move;
342     int sum = 0;
343     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
344
345     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
346     // the moves, just to count them.
347     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
348     {
349         while (mp.get_next_move()) sum++;
350         return sum;
351     }
352
353     // Loop through all legal moves
354     CheckInfo ci(pos);
355     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
356     {
357         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
358         sum += perft(pos, depth - OnePly);
359         pos.undo_move(move);
360     }
361     return sum;
362 }
363
364
365 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
366 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
367 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
368 /// when a quit command is received during the search.
369
370 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
371            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
372            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
373
374   // Initialize global search variables
375   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
376   NodesSincePoll = 0;
377   TM.resetNodeCounters();
378   SearchStartTime = get_system_time();
379   ExactMaxTime = maxTime;
380   MaxDepth = maxDepth;
381   MaxNodes = maxNodes;
382   InfiniteSearch = infinite;
383   PonderSearch = ponder;
384   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
385
386   // Look for a book move, only during games, not tests
387   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
388   {
389       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
390           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
391
392       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
393       if (bookMove != MOVE_NONE)
394       {
395           if (PonderSearch)
396               wait_for_stop_or_ponderhit();
397
398           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
399           return true;
400       }
401   }
402
403   // Reset loseOnTime flag at the beginning of a new game
404   if (button_was_pressed("New Game"))
405       loseOnTime = false;
406
407   // Read UCI option values
408   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
409   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
410       TT.clear();
411
412   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
413   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
414   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
415   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
416   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
417   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
418   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
419   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
420   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
421   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
422   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
423   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
424
425   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
426   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
427   ShowCurrentLine         = get_option_value_bool("UCI_ShowCurrLine");
428   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
429   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
430   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
431
432   if (UseLogFile)
433       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
434
435   read_weights(pos.side_to_move());
436
437   // Set the number of active threads
438   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
439   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
440   {
441       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
442       init_eval(TM.active_threads());
443       // HACK: init_eval() destroys the static castleRightsMask[] array in the
444       // Position class. The below line repairs the damage.
445       Position p(pos.to_fen());
446       assert(pos.is_ok());
447   }
448
449   // Wake up sleeping threads
450   TM.wake_sleeping_threads();
451
452   // Set thinking time
453   int myTime = time[side_to_move];
454   int myIncrement = increment[side_to_move];
455   if (UseTimeManagement)
456   {
457       if (!movesToGo) // Sudden death time control
458       {
459           if (myIncrement)
460           {
461               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
462               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
463           }
464           else // Blitz game without increment
465           {
466               MaxSearchTime = myTime / 30;
467               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
468           }
469       }
470       else // (x moves) / (y minutes)
471       {
472           if (movesToGo == 1)
473           {
474               MaxSearchTime = myTime / 2;
475               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
476           }
477           else
478           {
479               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
480               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
481           }
482       }
483
484       if (get_option_value_bool("Ponder"))
485       {
486           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
487           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
488       }
489   }
490
491   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
492   // heavy time pressure.
493   if (MaxNodes)
494       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
495   else if (myTime && myTime < 1000)
496       NodesBetweenPolls = 1000;
497   else if (myTime && myTime < 5000)
498       NodesBetweenPolls = 5000;
499   else
500       NodesBetweenPolls = 30000;
501
502   // Write search information to log file
503   if (UseLogFile)
504       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
505               << "infinite: "  << infinite
506               << " ponder: "   << ponder
507               << " time: "     << myTime
508               << " increment: " << myIncrement
509               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
510
511   // LSN filtering. Used only for developing purposes, disabled by default
512   if (   UseLSNFiltering
513       && loseOnTime)
514   {
515       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
516        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
517            /* wait here */;
518   }
519
520   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
521   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
522
523   if (UseLSNFiltering)
524   {
525       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
526       // decide to lose on time.
527       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
528           && myTime < LSNTime
529           && myIncrement == 0
530           && movesToGo == 0
531           && v < -LSNValue)
532       {
533           loseOnTime = true;
534       }
535       else if (loseOnTime)
536       {
537           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
538           loseOnTime = false;
539       }
540   }
541
542   if (UseLogFile)
543       LogFile.close();
544
545   TM.put_threads_to_sleep();
546
547   return !Quit;
548 }
549
550
551 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
552
553 void init_search() {
554
555   // Init our reduction lookup tables
556   for (int i = 1; i < 64; i++) // i == depth (OnePly = 1)
557       for (int j = 1; j < 64; j++) // j == moveNumber
558       {
559           double    pvRed = 0.5 + log(double(i)) * log(double(j)) / 6.0;
560           double nonPVRed = 0.5 + log(double(i)) * log(double(j)) / 3.0;
561           PVReductionMatrix[i][j]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
562           NonPVReductionMatrix[i][j] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
563       }
564
565   // Init futility margins array
566   for (int i = 0; i < 16; i++) // i == depth (OnePly = 2)
567       for (int j = 0; j < 64; j++) // j == moveNumber
568       {
569           // FIXME: test using log instead of BSR
570           FutilityMarginsMatrix[i][j] = (i < 2 ? 0 : 112 * bitScanReverse32(i * i / 2)) - 8 * j;
571       }
572
573   // Init futility move count array
574   for (int i = 0; i < 32; i++) // i == depth (OnePly = 2)
575       FutilityMoveCountArray[i] = 3 + (1 << (3 * i / 8));
576 }
577
578
579 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
580 // new search from the root.
581 void SearchStack::init(int ply) {
582
583   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
584   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
585   reduction = Depth(0);
586   eval = VALUE_NONE;
587 }
588
589 void SearchStack::initKillers() {
590
591   mateKiller = MOVE_NONE;
592   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
593       killers[i] = MOVE_NONE;
594 }
595
596 namespace {
597
598   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
599   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
600   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
601   // reached.
602
603   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
604
605     Position p(pos);
606     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
607     Move EasyMove = MOVE_NONE;
608     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
609
610     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
611     RootMoveList rml(p, searchMoves);
612
613     // Handle special case of searching on a mate/stale position
614     if (rml.move_count() == 0)
615     {
616         if (PonderSearch)
617             wait_for_stop_or_ponderhit();
618
619         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
620     }
621
622     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
623     // so to output information also for iteration 1.
624     cout << "info depth " << 1
625          << "\ninfo depth " << 1
626          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
627          << " time " << current_search_time()
628          << " nodes " << TM.nodes_searched()
629          << " nps " << nps()
630          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
631
632     // Initialize
633     TT.new_search();
634     H.clear();
635     init_ss_array(ss);
636     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
637     Iteration = 1;
638
639     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
640     if (   rml.move_count() == 1
641         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
642         EasyMove = rml.get_move(0);
643
644     // Iterative deepening loop
645     while (Iteration < PLY_MAX)
646     {
647         // Initialize iteration
648         Iteration++;
649         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
650         if (Iteration <= 5)
651             ExtraSearchTime = 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
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[0].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[0].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[0].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[0].pv[0] == MOVE_NONE)
748     {
749         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
750         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
751     }
752
753     assert(ss[0].pv[0] != MOVE_NONE);
754
755     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
756
757     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
758         cout << " ponder " << ss[0].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[0].pv[0]);
773
774         StateInfo st;
775         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
776         LogFile << "\nPonder move: "
777                 << move_to_san(p, ss[0].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& oldAlpha, Value& beta) {
790
791     EvalInfo ei;
792     StateInfo st;
793     int64_t nodes;
794     Move move;
795     Depth depth, ext, newDepth;
796     Value value, alpha;
797     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
798     int researchCount = 0;
799     CheckInfo ci(pos);
800     alpha = oldAlpha;
801     isCheck = pos.is_check();
802
803     // Evaluate the position statically
804     ss[0].eval = !isCheck ? evaluate(pos, ei, 0) : VALUE_NONE;
805
806     while (1) // Fail low loop
807     {
808         // Sort the moves before to (re)search
809         rml.sort();
810
811         // Loop through all the moves in the root move list
812         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
813         {
814             if (alpha >= beta)
815             {
816                 // We failed high, invalidate and skip next moves, leave node-counters
817                 // and beta-counters as they are and quickly return, we will try to do
818                 // a research at the next iteration with a bigger aspiration window.
819                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
820                 continue;
821             }
822
823             // This is used by time management and starts from 1
824             RootMoveNumber = i + 1;
825
826             // Save the current node count before the move is searched
827             nodes = TM.nodes_searched();
828
829             // Reset beta cut-off counters
830             TM.resetBetaCounters();
831
832             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
833             // the standard output.
834             move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
835
836             if (current_search_time() >= 1000)
837                 cout << "info currmove " << move
838                      << " currmovenumber " << RootMoveNumber << endl;
839
840             // Decide search depth for this move
841             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
842             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
843             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
844             ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
845             newDepth = depth + ext;
846
847             // Reset value before the search
848             value = - VALUE_INFINITE;
849
850             while (1) // Fail high loop
851             {
852                 // Make the move, and search it
853                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
854
855                 if (i < MultiPV || value > alpha)
856                 {
857                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
858                     if (MultiPV > 1)
859                         alpha = -VALUE_INFINITE;
860
861                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
862                     value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
863                 }
864                 else
865                 {
866                     // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
867                     // if the move fails high will be re-searched at full depth.
868                     bool doFullDepthSearch = true;
869
870                     if (    depth >= 3 * OnePly // FIXME was newDepth
871                         && !dangerous
872                         && !captureOrPromotion
873                         && !move_is_castle(move))
874                     {
875                         ss[0].reduction = pv_reduction(depth, i - MultiPV + 2);
876                         if (ss[0].reduction)
877                         {
878                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
879                             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[0].reduction, 1, true, 0);
880                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
881                         }
882                     }
883
884                     if (doFullDepthSearch)
885                     {
886                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
887                         ss[0].reduction = Depth(0);
888                         value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
889
890                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
891                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
892                         if (value > alpha)
893                             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
894                     }
895                 }
896
897                 pos.undo_move(move);
898
899                 // Can we exit fail high loop ?
900                 if (AbortSearch || value < beta)
901                     break;
902
903                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
904                 // the score before research in case we run out of time while researching.
905                 rml.set_move_score(i, value);
906                 update_pv(ss, 0);
907                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
908                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
909
910                 // Print information to the standard output
911                 print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
912
913                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
914                 researchCount++;
915                 beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCount), VALUE_INFINITE);
916
917             } // End of fail high loop
918
919             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
920             // was aborted because the user interrupted the search or because we
921             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
922             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
923             // move and/or PV.
924             if (AbortSearch)
925                 break;
926
927             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
928             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
929             int64_t our, their;
930             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
931             rml.set_beta_counters(i, our, their);
932             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
933
934             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
935
936             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
937                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
938             else
939             {
940                 // PV move or new best move!
941
942                 // Update PV
943                 rml.set_move_score(i, value);
944                 update_pv(ss, 0);
945                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
946                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
947
948                 if (MultiPV == 1)
949                 {
950                     // We record how often the best move has been changed in each
951                     // iteration. This information is used for time managment: When
952                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
953                     if (i > 0)
954                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
955
956                     // Print information to the standard output
957                     print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
958
959                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound, note
960                     // that we can end up with alpha >= beta and so get a fail high.
961                     if (value > alpha)
962                         alpha = value;
963                 }
964                 else // MultiPV > 1
965                 {
966                     rml.sort_multipv(i);
967                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
968                     {
969                         cout << "info multipv " << j + 1
970                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
971                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
972                              << " time " << current_search_time()
973                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
974                              << " nps " << nps()
975                              << " pv ";
976
977                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
978                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
979
980                         cout << endl;
981                     }
982                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
983                 }
984             } // PV move or new best move
985
986             assert(alpha >= oldAlpha);
987
988             AspirationFailLow = (alpha == oldAlpha);
989
990             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
991                 StopOnPonderhit = false;
992         }
993
994         // Can we exit fail low loop ?
995         if (AbortSearch || alpha > oldAlpha)
996             break;
997
998         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
999         researchCount++;
1000         alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCount), -VALUE_INFINITE);
1001         oldAlpha = alpha;
1002
1003     } // Fail low loop
1004
1005     // Sort the moves before to return
1006     rml.sort();
1007
1008     return alpha;
1009   }
1010
1011
1012   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1013
1014   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1015                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1016
1017     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1018     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1019     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1020     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1021
1022     Move movesSearched[256];
1023     EvalInfo ei;
1024     StateInfo st;
1025     const TTEntry* tte;
1026     Move ttMove, move;
1027     Depth ext, newDepth;
1028     Value bestValue, value, oldAlpha;
1029     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1030     bool mateThreat = false;
1031     int moveCount = 0;
1032     bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1033
1034     if (depth < OnePly)
1035         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1036
1037     // Step 1. Initialize node and poll
1038     // Polling can abort search.
1039     init_node(ss, ply, threadID);
1040
1041     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1042     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1043         return Value(0);
1044
1045     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1046         return VALUE_DRAW;
1047
1048     // Step 3. Mate distance pruning
1049     oldAlpha = alpha;
1050     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1051     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1052     if (alpha >= beta)
1053         return alpha;
1054
1055     // Step 4. Transposition table lookup
1056     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1057     // This is to avoid problems in the following areas:
1058     //
1059     // * Repetition draw detection
1060     // * Fifty move rule detection
1061     // * Searching for a mate
1062     // * Printing of full PV line
1063     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1064     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1065
1066     // Step 5. Evaluate the position statically
1067     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1068     isCheck = pos.is_check();
1069     if (!isCheck)
1070     {
1071         ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1072         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1073     }
1074
1075     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1076     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1077     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1078
1079     // Step 9. Internal iterative deepening
1080     if (   depth >= IIDDepthAtPVNodes
1081         && ttMove == MOVE_NONE)
1082     {
1083         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1084         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1085         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1086     }
1087
1088     // Step 10. Loop through moves
1089     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1090
1091     // Initialize a MovePicker object for the current position
1092     mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1093     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1094     CheckInfo ci(pos);
1095
1096     while (   alpha < beta
1097            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1098            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1099     {
1100       assert(move_is_ok(move));
1101
1102       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1103       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1104       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1105
1106       // Step 11. Decide the new search depth
1107       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1108
1109       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1110       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1111       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1112       if (   depth >= SingularExtensionDepthAtPVNodes
1113           && tte
1114           && move == tte->move()
1115           && ext < OnePly
1116           && is_lower_bound(tte->type())
1117           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1118       {
1119           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1120
1121           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1122           {
1123               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingularExtensionMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1124
1125               if (excValue < ttValue - SingularExtensionMargin)
1126                   ext = OnePly;
1127           }
1128       }
1129
1130       newDepth = depth - OnePly + ext;
1131
1132       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1133       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1134
1135       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1136
1137       // Step 13. Make the move
1138       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1139
1140       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1141       // The first move in list is the expected PV
1142       if (moveCount == 1)
1143           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1144       else
1145       {
1146         // Step 14. Reduced search
1147         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1148         bool doFullDepthSearch = true;
1149
1150         if (    depth >= 3 * OnePly
1151             && !dangerous
1152             && !captureOrPromotion
1153             && !move_is_castle(move)
1154             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1155         {
1156             ss[ply].reduction = pv_reduction(depth, moveCount);
1157             if (ss[ply].reduction)
1158             {
1159                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1160                 doFullDepthSearch = (value > alpha);
1161             }
1162         }
1163
1164         // Step 15. Full depth search
1165         if (doFullDepthSearch)
1166         {
1167             ss[ply].reduction = Depth(0);
1168             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1169
1170             // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1171             if (value > alpha && value < beta)
1172                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1173         }
1174       }
1175
1176       // Step 16. Undo move
1177       pos.undo_move(move);
1178
1179       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1180
1181       // Step 17. Check for new best move
1182       if (value > bestValue)
1183       {
1184           bestValue = value;
1185           if (value > alpha)
1186           {
1187               alpha = value;
1188               update_pv(ss, ply);
1189               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1190                   ss[ply].mateKiller = move;
1191           }
1192       }
1193
1194       // Step 18. Check for split
1195       if (   TM.active_threads() > 1
1196           && bestValue < beta
1197           && depth >= MinimumSplitDepth
1198           && Iteration <= 99
1199           && TM.available_thread_exists(threadID)
1200           && !AbortSearch
1201           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1202           && TM.split(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue,
1203                       depth, &moveCount, &mp, threadID, true))
1204           break;
1205     }
1206
1207     // Step 19. Check for mate and stalemate
1208     // All legal moves have been searched and if there were
1209     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1210     if (moveCount == 0)
1211         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1212
1213     // Step 20. Update tables
1214     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1215     // history counters, and killer moves.
1216     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1217         return bestValue;
1218
1219     if (bestValue <= oldAlpha)
1220         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1221
1222     else if (bestValue >= beta)
1223     {
1224         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1225         move = ss[ply].pv[ply];
1226         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1227         {
1228             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1229             update_killers(move, ss[ply]);
1230         }
1231         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1232     }
1233     else
1234         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1235
1236     return bestValue;
1237   }
1238
1239
1240   // search() is the search function for zero-width nodes.
1241
1242   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1243                int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1244
1245     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1246     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1247     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1248
1249     Move movesSearched[256];
1250     EvalInfo ei;
1251     StateInfo st;
1252     const TTEntry* tte;
1253     Move ttMove, move;
1254     Depth ext, newDepth;
1255     Value bestValue, refinedValue, nullValue, value, futilityValueScaled;
1256     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1257     bool mateThreat = false;
1258     int moveCount = 0;
1259     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1260
1261     if (depth < OnePly)
1262         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1263
1264     // Step 1. Initialize node and poll
1265     // Polling can abort search.
1266     init_node(ss, ply, threadID);
1267
1268     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1269     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1270         return Value(0);
1271
1272     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1273         return VALUE_DRAW;
1274
1275     // Step 3. Mate distance pruning
1276     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1277         return beta;
1278
1279     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1280         return beta - 1;
1281
1282     // Step 4. Transposition table lookup
1283
1284     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1285     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1286     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1287
1288     tte = TT.retrieve(posKey);
1289     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1290
1291     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1292     {
1293         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1294         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1295     }
1296
1297     // Step 5. Evaluate the position statically
1298     isCheck = pos.is_check();
1299
1300     if (!isCheck)
1301     {
1302         if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1303             ss[ply].eval = value_from_tt(tte->value(), ply);
1304         else
1305             ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1306
1307         refinedValue = refine_eval(tte, ss[ply].eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1308         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1309     }
1310
1311     // Step 6. Razoring
1312     if (   !value_is_mate(beta)
1313         && !isCheck
1314         && depth < RazorDepth
1315         && refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1316         && ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1317         && ttMove == MOVE_NONE
1318         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1319     {
1320         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1321         Value v = qsearch(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1322         if (v < rbeta)
1323           return v; //FIXME: Logically should be: return (v + razor_margin(depth));
1324     }
1325
1326     // Step 7. Static null move pruning
1327     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1328     // the score by more than fuility_margin(depth) if we do a null move.
1329     if (  !isCheck
1330         && allowNullmove
1331         && depth < RazorDepth
1332         && refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta)
1333         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1334
1335     // Step 8. Null move search with verification search
1336     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1337     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1338     // NullMoveMargin under beta.
1339     if (    allowNullmove
1340         &&  depth > OnePly
1341         && !isCheck
1342         && !value_is_mate(beta)
1343         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1344         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0))
1345     {
1346         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1347
1348         pos.do_null_move(st);
1349
1350         // Null move dynamic reduction based on depth
1351         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1352
1353         // Null move dynamic reduction based on value
1354         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1355             R++;
1356
1357         nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1358
1359         pos.undo_null_move();
1360
1361         if (nullValue >= beta)
1362         {
1363             if (depth < 6 * OnePly)
1364                 return beta;
1365
1366             // Do zugzwang verification search
1367             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1368             if (v >= beta)
1369                 return beta;
1370         } else {
1371             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1372             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1373             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1374             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1375             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1376             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1377             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1378                 mateThreat = true;
1379
1380             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1381             if (   depth < ThreatDepth
1382                 && ss[ply - 1].reduction
1383                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1384                 return beta - 1;
1385         }
1386     }
1387
1388     // Step 9. Internal iterative deepening
1389     if (   depth >= IIDDepthAtNonPVNodes
1390         && ttMove == MOVE_NONE
1391         && !isCheck
1392         && ss[ply].eval >= beta - IIDMargin)
1393     {
1394         search(pos, ss, beta, depth/2, ply, false, threadID);
1395         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1396         tte = TT.retrieve(posKey);
1397     }
1398
1399     // Step 10. Loop through moves
1400     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1401
1402     // Initialize a MovePicker object for the current position
1403     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply], beta);
1404     CheckInfo ci(pos);
1405
1406     while (   bestValue < beta
1407            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1408            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1409     {
1410       assert(move_is_ok(move));
1411
1412       if (move == excludedMove)
1413           continue;
1414
1415       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1416       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1417       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1418
1419       // Step 11. Decide the new search depth
1420       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1421
1422       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1423       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1424       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1425       if (   depth >= SingularExtensionDepthAtNonPVNodes
1426           && tte
1427           && move == tte->move()
1428           && !excludedMove // Do not allow recursive single-reply search
1429           && ext < OnePly
1430           && is_lower_bound(tte->type())
1431           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1432       {
1433           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1434
1435           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1436           {
1437               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingularExtensionMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1438
1439               if (excValue < ttValue - SingularExtensionMargin)
1440                   ext = OnePly;
1441           }
1442       }
1443
1444       newDepth = depth - OnePly + ext;
1445
1446       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1447       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1448
1449       // Step 12. Futility pruning
1450       if (   !isCheck
1451           && !dangerous
1452           && !captureOrPromotion
1453           && !move_is_castle(move)
1454           &&  move != ttMove)
1455       {
1456           // Move count based pruning
1457           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1458               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1459               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1460               continue;
1461
1462           // Value based pruning
1463           Depth predictedDepth = newDepth - nonpv_reduction(depth, moveCount); // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly
1464           futilityValueScaled =  ss[ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1465                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move)) + 45;
1466
1467           if (futilityValueScaled < beta)
1468           {
1469               if (futilityValueScaled > bestValue)
1470                   bestValue = futilityValueScaled;
1471               continue;
1472           }
1473       }
1474
1475       // Step 13. Make the move
1476       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1477
1478       // Step 14. Reduced search
1479       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1480       bool doFullDepthSearch = true;
1481
1482       if (    depth >= 3*OnePly
1483           && !dangerous
1484           && !captureOrPromotion
1485           && !move_is_castle(move)
1486           && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1487       {
1488           ss[ply].reduction = nonpv_reduction(depth, moveCount);
1489           if (ss[ply].reduction)
1490           {
1491               value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1492               doFullDepthSearch = (value >= beta);
1493           }
1494       }
1495
1496       // Step 15. Full depth search
1497       if (doFullDepthSearch)
1498       {
1499           ss[ply].reduction = Depth(0);
1500           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1501       }
1502
1503       // Step 16. Undo move
1504       pos.undo_move(move);
1505
1506       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1507
1508       // Step 17. Check for new best move
1509       if (value > bestValue)
1510       {
1511           bestValue = value;
1512           if (value >= beta)
1513               update_pv(ss, ply);
1514
1515           if (value == value_mate_in(ply + 1))
1516               ss[ply].mateKiller = move;
1517       }
1518
1519       // Step 18. Check for split
1520       if (   TM.active_threads() > 1
1521           && bestValue < beta
1522           && depth >= MinimumSplitDepth
1523           && Iteration <= 99
1524           && TM.available_thread_exists(threadID)
1525           && !AbortSearch
1526           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1527           && TM.split(pos, ss, ply, NULL, beta, &bestValue,
1528                       depth, &moveCount, &mp, threadID, false))
1529           break;
1530     }
1531
1532     // Step 19. Check for mate and stalemate
1533     // All legal moves have been searched and if there were
1534     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1535     // If one move was excluded return fail low.
1536     if (!moveCount)
1537         return excludedMove ? beta - 1 : (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1538
1539     // Step 20. Update tables
1540     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1541     // history counters, and killer moves.
1542     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1543         return bestValue;
1544
1545     if (bestValue < beta)
1546         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1547     else
1548     {
1549         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1550         move = ss[ply].pv[ply];
1551         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1552         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1553         {
1554             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1555             update_killers(move, ss[ply]);
1556         }
1557
1558     }
1559
1560     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1561
1562     return bestValue;
1563   }
1564
1565
1566   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1567   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1568   // less than OnePly).
1569
1570   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1571                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1572
1573     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1574     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1575     assert(depth <= 0);
1576     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1577     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1578
1579     EvalInfo ei;
1580     StateInfo st;
1581     Move ttMove, move;
1582     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1583     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1584     const TTEntry* tte = NULL;
1585     int moveCount = 0;
1586     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1587     Value oldAlpha = alpha;
1588
1589     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1590     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1591     init_node(ss, ply, threadID);
1592
1593     // After init_node() that calls poll()
1594     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1595         return Value(0);
1596
1597     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1598         return VALUE_DRAW;
1599
1600     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1601     // pruning, but only for move ordering.
1602     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1603     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1604
1605     if (!pvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1606     {
1607         assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1608
1609         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1610         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1611     }
1612
1613     isCheck = pos.is_check();
1614
1615     // Evaluate the position statically
1616     if (isCheck)
1617         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1618     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1619         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1620     else
1621         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1622
1623     if (!isCheck)
1624     {
1625         ss[ply].eval = staticValue;
1626         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1627     }
1628
1629     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1630     // at least beta.
1631     bestValue = staticValue;
1632
1633     if (bestValue >= beta)
1634     {
1635         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1636         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] == 0)
1637             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1638
1639         return bestValue;
1640     }
1641
1642     if (bestValue > alpha)
1643         alpha = bestValue;
1644
1645     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1646     bool deepChecks = depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8;
1647
1648     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1649     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1650     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1651     // and we are near beta) will be generated.
1652     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1653     CheckInfo ci(pos);
1654     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1655     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.futilityMargin[pos.side_to_move()];
1656
1657     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1658     // occurs.
1659     while (   alpha < beta
1660            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1661     {
1662       assert(move_is_ok(move));
1663
1664       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1665
1666       // Update current move
1667       moveCount++;
1668       ss[ply].currentMove = move;
1669
1670       // Futility pruning
1671       if (   enoughMaterial
1672           && !isCheck
1673           && !pvNode
1674           && !moveIsCheck
1675           &&  move != ttMove
1676           && !move_is_promotion(move)
1677           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1678       {
1679           futilityValue =  futilityBase
1680                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1681                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1682
1683           if (futilityValue < alpha)
1684           {
1685               if (futilityValue > bestValue)
1686                   bestValue = futilityValue;
1687               continue;
1688           }
1689       }
1690
1691       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1692       evasionPrunable =   isCheck
1693                        && bestValue != -VALUE_INFINITE
1694                        && !pos.move_is_capture(move)
1695                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1696                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1697
1698       // Don't search moves with negative SEE values
1699       if (   (!isCheck || evasionPrunable)
1700           && !pvNode
1701           &&  move != ttMove
1702           && !move_is_promotion(move)
1703           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1704           continue;
1705
1706       // Make and search the move
1707       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1708       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1709       pos.undo_move(move);
1710
1711       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1712
1713       // New best move?
1714       if (value > bestValue)
1715       {
1716           bestValue = value;
1717           if (value > alpha)
1718           {
1719               alpha = value;
1720               update_pv(ss, ply);
1721           }
1722        }
1723     }
1724
1725     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1726     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1727     if (!moveCount && pos.is_check()) // Mate!
1728         return value_mated_in(ply);
1729
1730     // Update transposition table
1731     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1732     if (bestValue <= oldAlpha)
1733     {
1734         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1735         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1736         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1737         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1738     }
1739     else if (bestValue >= beta)
1740     {
1741         move = ss[ply].pv[ply];
1742         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1743
1744         // Update killers only for good checking moves
1745         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1746             update_killers(move, ss[ply]);
1747     }
1748     else
1749         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss[ply].pv[ply]);
1750
1751     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1752
1753     return bestValue;
1754   }
1755
1756
1757   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1758   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1759   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1760   // table, done a null move search, and searched the first move before
1761   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1762   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1763   // care of after we return from the split point.
1764   // FIXME: We are currently ignoring mateThreat flag here
1765
1766   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1767
1768     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1769     assert(TM.active_threads() > 1);
1770
1771     StateInfo st;
1772     Move move;
1773     Depth ext, newDepth;
1774     Value value, futilityValueScaled;
1775     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1776     int moveCount;
1777     value = -VALUE_INFINITE;
1778
1779     Position pos(*sp->pos);
1780     CheckInfo ci(pos);
1781     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1782     isCheck = pos.is_check();
1783
1784     // Step 10. Loop through moves
1785     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1786     lock_grab(&(sp->lock));
1787
1788     while (    sp->bestValue < sp->beta
1789            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1790            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1791     {
1792       moveCount = ++sp->moves;
1793       lock_release(&(sp->lock));
1794
1795       assert(move_is_ok(move));
1796
1797       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1798       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1799
1800       // Step 11. Decide the new search depth
1801       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1802       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1803
1804       // Update current move
1805       ss[sp->ply].currentMove = move;
1806
1807       // Step 12. Futility pruning
1808       if (   !isCheck
1809           && !dangerous
1810           && !captureOrPromotion
1811           && !move_is_castle(move))
1812       {
1813           // Move count based pruning
1814           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1815               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
1816               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1817           {
1818               lock_grab(&(sp->lock));
1819               continue;
1820           }
1821
1822           // Value based pruning
1823           Depth predictedDepth = newDepth - nonpv_reduction(sp->depth, moveCount);
1824           futilityValueScaled =  ss[sp->ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1825                                      + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move)) + 45;
1826
1827           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1828           {
1829               lock_grab(&(sp->lock));
1830
1831               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1832                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1833               continue;
1834           }
1835       }
1836
1837       // Step 13. Make the move
1838       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1839
1840       // Step 14. Reduced search
1841       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1842       bool doFullDepthSearch = true;
1843
1844       if (   !dangerous
1845           && !captureOrPromotion
1846           && !move_is_castle(move)
1847           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1848       {
1849           ss[sp->ply].reduction = nonpv_reduction(sp->depth, moveCount);
1850           if (ss[sp->ply].reduction)
1851           {
1852               value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1853               doFullDepthSearch = (value >= sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID));
1854           }
1855       }
1856
1857       // Step 15. Full depth search
1858       if (doFullDepthSearch)
1859       {
1860           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1861           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1862       }
1863
1864       // Step 16. Undo move
1865       pos.undo_move(move);
1866
1867       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1868
1869       // Step 17. Check for new best move
1870       lock_grab(&(sp->lock));
1871
1872       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1873       {
1874           sp->bestValue = value;
1875           if (sp->bestValue >= sp->beta)
1876           {
1877               sp->stopRequest = true;
1878               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1879           }
1880       }
1881     }
1882
1883     /* Here we have the lock still grabbed */
1884
1885     sp->slaves[threadID] = 0;
1886     sp->cpus--;
1887
1888     lock_release(&(sp->lock));
1889   }
1890
1891
1892   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1893   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1894   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1895   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1896   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1897   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
1898   // after we return from the split point.
1899   // FIXME: We are ignoring mateThreat flag!
1900
1901   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
1902
1903     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1904     assert(TM.active_threads() > 1);
1905
1906     StateInfo st;
1907     Move move;
1908     Depth ext, newDepth;
1909     Value value;
1910     bool moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1911     int moveCount;
1912     value = -VALUE_INFINITE;
1913
1914     Position pos(*sp->pos);
1915     CheckInfo ci(pos);
1916     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1917
1918     // Step 10. Loop through moves
1919     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1920     lock_grab(&(sp->lock));
1921
1922     while (    sp->alpha < sp->beta
1923            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1924            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1925     {
1926       moveCount = ++sp->moves;
1927       lock_release(&(sp->lock));
1928
1929       assert(move_is_ok(move));
1930
1931       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1932       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1933
1934       // Step 11. Decide the new search depth
1935       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1936       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1937
1938       // Update current move
1939       ss[sp->ply].currentMove = move;
1940
1941       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1942
1943       // Step 13. Make the move
1944       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1945
1946       // Step 14. Reduced search
1947       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1948       bool doFullDepthSearch = true;
1949
1950       if (   !dangerous
1951           && !captureOrPromotion
1952           && !move_is_castle(move)
1953           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1954       {
1955           ss[sp->ply].reduction = pv_reduction(sp->depth, moveCount);
1956           if (ss[sp->ply].reduction)
1957           {
1958               Value localAlpha = sp->alpha;
1959               value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1960               doFullDepthSearch = (value > localAlpha && !TM.thread_should_stop(threadID));
1961           }
1962       }
1963
1964       // Step 15. Full depth search
1965       if (doFullDepthSearch)
1966       {
1967           Value localAlpha = sp->alpha;
1968           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1969           value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1970
1971           if (value > localAlpha && value < sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID))
1972           {
1973               // If another thread has failed high then sp->alpha has been increased
1974               // to be higher or equal then beta, if so, avoid to start a PV search.
1975               localAlpha = sp->alpha;
1976               if (localAlpha < sp->beta)
1977                   value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
1978           }
1979       }
1980
1981       // Step 16. Undo move
1982       pos.undo_move(move);
1983
1984       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1985
1986       // Step 17. Check for new best move
1987       lock_grab(&(sp->lock));
1988
1989       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1990       {
1991           sp->bestValue = value;
1992           if (value > sp->alpha)
1993           {
1994               // Ask threads to stop before to modify sp->alpha
1995               if (value >= sp->beta)
1996                   sp->stopRequest = true;
1997
1998               sp->alpha = value;
1999
2000               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
2001               if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
2002                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
2003           }
2004       }
2005     }
2006
2007     /* Here we have the lock still grabbed */
2008
2009     sp->slaves[threadID] = 0;
2010     sp->cpus--;
2011
2012     lock_release(&(sp->lock));
2013   }
2014
2015
2016   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2017   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the
2018   // search stack object corresponding to the current node. Once every
2019   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2020   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2021
2022   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2023
2024     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2025     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
2026
2027     TM.incrementNodeCounter(threadID);
2028
2029     if (threadID == 0)
2030     {
2031         NodesSincePoll++;
2032         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
2033         {
2034             poll(ss, ply);
2035             NodesSincePoll = 0;
2036         }
2037     }
2038     ss[ply].init(ply);
2039     ss[ply + 2].initKillers();
2040   }
2041
2042
2043   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
2044   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
2045   // current node.
2046
2047   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2048
2049     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2050
2051     int p;
2052
2053     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2054
2055     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2056         ss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2057
2058     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2059   }
2060
2061
2062   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
2063   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2064   // the PV at the parent node.
2065
2066   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
2067
2068     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2069
2070     int p;
2071
2072     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2073
2074     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2075         ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2076
2077     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2078   }
2079
2080
2081   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2082   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2083   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
2084   // to be the move that was made to reach the current position, while the
2085   // second move is assumed to be a move from the current position.
2086
2087   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
2088
2089     Square f1, t1, f2, t2;
2090     Piece p;
2091
2092     assert(move_is_ok(m1));
2093     assert(move_is_ok(m2));
2094
2095     if (m2 == MOVE_NONE)
2096         return false;
2097
2098     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
2099     f2 = move_from(m2);
2100     t1 = move_to(m1);
2101     if (f2 == t1)
2102         return true;
2103
2104     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
2105     t2 = move_to(m2);
2106     f1 = move_from(m1);
2107     if (t2 == f1)
2108         return true;
2109
2110     // Case 3: Moving through the vacated square
2111     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
2112         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2113       return true;
2114
2115     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
2116     p = pos.piece_on(t1);
2117     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
2118         return true;
2119
2120     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
2121     if (    piece_is_slider(p)
2122         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
2123         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
2124     {
2125         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
2126         // move is the opposite of the checking piece.
2127         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
2128         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
2129
2130         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
2131             return true;
2132     }
2133     return false;
2134   }
2135
2136
2137   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2138   // eventually compensated for the ply.
2139
2140   bool value_is_mate(Value value) {
2141
2142     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2143
2144     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2145           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2146   }
2147
2148
2149   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2150   // killer moves of that ply.
2151
2152   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2153
2154       const Move* k = ss.killers;
2155       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2156           if (*k == m)
2157               return true;
2158
2159       return false;
2160   }
2161
2162
2163   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2164   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
2165   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2166   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2167   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2168   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2169
2170   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool captureOrPromotion,
2171                   bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2172
2173     assert(m != MOVE_NONE);
2174
2175     Depth result = Depth(0);
2176     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
2177
2178     if (*dangerous)
2179     {
2180         if (moveIsCheck)
2181             result += CheckExtension[pvNode];
2182
2183         if (singleEvasion)
2184             result += SingleEvasionExtension[pvNode];
2185
2186         if (mateThreat)
2187             result += MateThreatExtension[pvNode];
2188     }
2189
2190     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2191     {
2192         Color c = pos.side_to_move();
2193         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2194         {
2195             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2196             *dangerous = true;
2197         }
2198         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2199         {
2200             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2201             *dangerous = true;
2202         }
2203     }
2204
2205     if (   captureOrPromotion
2206         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2207         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2208             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2209         && !move_is_promotion(m)
2210         && !move_is_ep(m))
2211     {
2212         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2213         *dangerous = true;
2214     }
2215
2216     if (   pvNode
2217         && captureOrPromotion
2218         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2219         && pos.see_sign(m) >= 0)
2220     {
2221         result += OnePly/2;
2222         *dangerous = true;
2223     }
2224
2225     return Min(result, OnePly);
2226   }
2227
2228
2229   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2230   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
2231   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2232   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
2233   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
2234   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2235   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2236
2237   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2238
2239     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2240   }
2241
2242
2243   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
2244   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2245   // candidates for pruning.
2246
2247   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2248
2249     assert(move_is_ok(m));
2250     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2251     assert(!pos.move_is_check(m));
2252     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2253     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2254
2255     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2256
2257     // Prune if there isn't any threat move
2258     if (threat == MOVE_NONE)
2259         return true;
2260
2261     mfrom = move_from(m);
2262     mto = move_to(m);
2263     tfrom = move_from(threat);
2264     tto = move_to(threat);
2265
2266     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2267     if (mfrom == tto)
2268         return false;
2269
2270     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2271     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2272     if (   pos.move_is_capture(threat)
2273         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2274             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2275         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2276         return false;
2277
2278     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2279     // prune safe moves which block its ray.
2280     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2281         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2282         && pos.see_sign(m) >= 0)
2283         return false;
2284
2285     return true;
2286   }
2287
2288
2289   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2290   // can be used at a given point in search.
2291
2292   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2293
2294     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2295
2296     return   (   tte->depth() >= depth
2297               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2298               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2299
2300           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2301               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2302   }
2303
2304
2305   // refine_eval() returns the transposition table score if
2306   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2307
2308   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2309
2310       if (!tte)
2311           return defaultEval;
2312
2313       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2314
2315       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2316           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2317           return v;
2318
2319       return defaultEval;
2320   }
2321
2322
2323   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2324   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2325
2326   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2327                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2328
2329     Move m;
2330
2331     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2332
2333     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2334     {
2335         m = movesSearched[i];
2336
2337         assert(m != move);
2338
2339         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2340             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2341     }
2342   }
2343
2344
2345   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2346   // among the killer moves of that ply.
2347
2348   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2349
2350     if (m == ss.killers[0])
2351         return;
2352
2353     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2354         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2355
2356     ss.killers[0] = m;
2357   }
2358
2359
2360   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2361   // the static position evaluation before and after the move.
2362
2363   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2364
2365     if (   m != MOVE_NULL
2366         && before != VALUE_NONE
2367         && after != VALUE_NONE
2368         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2369         && !move_is_castle(m)
2370         && !move_is_promotion(m))
2371         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2372   }
2373
2374
2375   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2376   // since the beginning of the current search.
2377
2378   int current_search_time() {
2379
2380     return get_system_time() - SearchStartTime;
2381   }
2382
2383
2384   // nps() computes the current nodes/second count.
2385
2386   int nps() {
2387
2388     int t = current_search_time();
2389     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2390   }
2391
2392
2393   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2394   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2395   // search.
2396
2397   void poll(SearchStack ss[], int ply) {
2398
2399     static int lastInfoTime;
2400     int t = current_search_time();
2401
2402     //  Poll for input
2403     if (Bioskey())
2404     {
2405         // We are line oriented, don't read single chars
2406         std::string command;
2407
2408         if (!std::getline(std::cin, command))
2409             command = "quit";
2410
2411         if (command == "quit")
2412         {
2413             AbortSearch = true;
2414             PonderSearch = false;
2415             Quit = true;
2416             return;
2417         }
2418         else if (command == "stop")
2419         {
2420             AbortSearch = true;
2421             PonderSearch = false;
2422         }
2423         else if (command == "ponderhit")
2424             ponderhit();
2425     }
2426
2427     // Print search information
2428     if (t < 1000)
2429         lastInfoTime = 0;
2430
2431     else if (lastInfoTime > t)
2432         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2433         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2434         lastInfoTime = 0;
2435
2436     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2437     {
2438         lastInfoTime = t;
2439
2440         if (dbg_show_mean)
2441             dbg_print_mean();
2442
2443         if (dbg_show_hit_rate)
2444             dbg_print_hit_rate();
2445
2446         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2447              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2448
2449         // We only support current line printing in single thread mode
2450         if (ShowCurrentLine && TM.active_threads() == 1)
2451         {
2452             cout << "info currline";
2453             for (int p = 0; p < ply; p++)
2454                 cout << " " << ss[p].currentMove;
2455
2456             cout << endl;
2457         }
2458     }
2459
2460     // Should we stop the search?
2461     if (PonderSearch)
2462         return;
2463
2464     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2465                            && !AspirationFailLow
2466                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2467
2468     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2469                      || stillAtFirstMove;
2470
2471     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2472         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2473         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2474         AbortSearch = true;
2475   }
2476
2477
2478   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2479   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2480   // it correctly predicted the opponent's move.
2481
2482   void ponderhit() {
2483
2484     int t = current_search_time();
2485     PonderSearch = false;
2486
2487     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2488                            && !AspirationFailLow
2489                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2490
2491     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2492                      || stillAtFirstMove;
2493
2494     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2495         AbortSearch = true;
2496   }
2497
2498
2499   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2500
2501   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2502
2503     for (int i = 0; i < 3; i++)
2504     {
2505         ss[i].init(i);
2506         ss[i].initKillers();
2507     }
2508   }
2509
2510
2511   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2512   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2513   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2514   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2515   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2516   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2517
2518   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2519
2520     std::string command;
2521
2522     while (true)
2523     {
2524         if (!std::getline(std::cin, command))
2525             command = "quit";
2526
2527         if (command == "quit")
2528         {
2529             Quit = true;
2530             break;
2531         }
2532         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2533             break;
2534     }
2535   }
2536
2537
2538   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2539   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2540
2541   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2542
2543     cout << "info depth " << Iteration
2544          << " score " << value_to_string(value)
2545          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
2546             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
2547          << " time "  << current_search_time()
2548          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2549          << " nps "   << nps()
2550          << " pv ";
2551
2552     for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
2553         cout << ss[0].pv[j] << " ";
2554
2555     cout << endl;
2556
2557     if (UseLogFile)
2558     {
2559         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
2560             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
2561
2562         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2563                              TM.nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
2564     }
2565   }
2566
2567
2568   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2569   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2570   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2571   // threads and one for Windows threads.
2572
2573 #if !defined(_MSC_VER)
2574
2575   void* init_thread(void *threadID) {
2576
2577     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2578     return NULL;
2579   }
2580
2581 #else
2582
2583   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2584
2585     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2586     return 0;
2587   }
2588
2589 #endif
2590
2591
2592   /// The ThreadsManager class
2593
2594   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2595   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2596   // counters used to sort the moves at root.
2597
2598   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2599
2600     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2601         threads[i].nodes = 0ULL;
2602   }
2603
2604   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2605
2606     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2607         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2608   }
2609
2610   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2611
2612     int64_t result = 0ULL;
2613     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2614         result += threads[i].nodes;
2615
2616     return result;
2617   }
2618
2619   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2620
2621     our = their = 0UL;
2622     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2623     {
2624         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2625         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2626     }
2627   }
2628
2629
2630   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2631   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2632   // object for which the current thread is the master.
2633
2634   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp) {
2635
2636     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2637
2638     while (true)
2639     {
2640         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2641         // master should exit as last one.
2642         if (AllThreadsShouldExit)
2643         {
2644             assert(!waitSp);
2645             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2646             return;
2647         }
2648
2649         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2650         // instead of wasting CPU time polling for work.
2651         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2652         {
2653             assert(!waitSp);
2654             assert(threadID != 0);
2655             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2656
2657 #if !defined(_MSC_VER)
2658             lock_grab(&WaitLock);
2659             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2660                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2661             lock_release(&WaitLock);
2662 #else
2663             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2664 #endif
2665         }
2666
2667         // If thread has just woken up, mark it as available
2668         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2669             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2670
2671         // If this thread has been assigned work, launch a search
2672         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2673         {
2674             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2675
2676             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2677
2678             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2679                 sp_search_pv(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2680             else
2681                 sp_search(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2682
2683             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2684
2685             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2686         }
2687
2688         // If this thread is the master of a split point and all threads have
2689         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2690         if (waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2691         {
2692             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2693
2694             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2695             return;
2696         }
2697     }
2698   }
2699
2700
2701   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2702   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2703   // objects.
2704
2705   void ThreadsManager::init_threads() {
2706
2707     volatile int i;
2708     bool ok;
2709
2710 #if !defined(_MSC_VER)
2711     pthread_t pthread[1];
2712 #endif
2713
2714     // Initialize global locks
2715     lock_init(&MPLock, NULL);
2716     lock_init(&WaitLock, NULL);
2717
2718 #if !defined(_MSC_VER)
2719     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2720 #else
2721     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2722         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2723 #endif
2724
2725     // Initialize SplitPointStack locks
2726     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2727         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2728         {
2729             SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2730             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2731         }
2732
2733     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2734     AllThreadsShouldExit = false;
2735
2736     // Threads will be put to sleep as soon as created
2737     AllThreadsShouldSleep = true;
2738
2739     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2740     ActiveThreads = 1;
2741     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2742     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2743         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2744
2745     // Launch the helper threads
2746     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2747     {
2748
2749 #if !defined(_MSC_VER)
2750         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2751 #else
2752         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2753 #endif
2754
2755         if (!ok)
2756         {
2757             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2758             Application::exit_with_failure();
2759         }
2760
2761         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2762         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING);
2763     }
2764   }
2765
2766
2767   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2768   // helper threads exit cleanly.
2769
2770   void ThreadsManager::exit_threads() {
2771
2772     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2773     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2774     wake_sleeping_threads();
2775
2776     // This makes the threads to exit idle_loop()
2777     AllThreadsShouldExit = true;
2778
2779     // Wait for thread termination
2780     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2781         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED);
2782
2783     // Now we can safely destroy the locks
2784     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2785         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2786             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2787
2788     lock_destroy(&WaitLock);
2789     lock_destroy(&MPLock);
2790   }
2791
2792
2793   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2794   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2795   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2796
2797   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2798
2799     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2800
2801     SplitPoint* sp;
2802
2803     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent);
2804     return sp != NULL;
2805   }
2806
2807
2808   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2809   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2810   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2811   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2812   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2813   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2814   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2815
2816   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2817
2818     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2819     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2820     assert(ActiveThreads > 1);
2821
2822     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2823         return false;
2824
2825     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2826     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2827
2828     if (localActiveSplitPoints == 0)
2829         // No active split points means that the thread is available as
2830         // a slave for any other thread.
2831         return true;
2832
2833     if (ActiveThreads == 2)
2834         return true;
2835
2836     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2837     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2838     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2839     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2840         return true;
2841
2842     return false;
2843   }
2844
2845
2846   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2847   // a slave for the thread with threadID "master".
2848
2849   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2850
2851     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2852     assert(ActiveThreads > 1);
2853
2854     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2855         if (thread_is_available(i, master))
2856             return true;
2857
2858     return false;
2859   }
2860
2861
2862   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2863   // several threads at PV nodes. If it does not succeed in splitting the
2864   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2865   // split point objects), the function immediately returns false. If
2866   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2867   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2868   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2869   // helper threads that they have been assigned work. This will cause them
2870   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv(). When all
2871   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2872   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2873
2874   bool ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
2875              Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
2876              Depth depth, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2877
2878     assert(p.is_ok());
2879     assert(sstck != NULL);
2880     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2881     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2882     assert(   ( pvNode && *bestValue <= *alpha)
2883            || (!pvNode && *bestValue <   beta ));
2884     assert(!pvNode || *alpha < beta);
2885     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2886     assert(depth > Depth(0));
2887     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2888     assert(ActiveThreads > 1);
2889
2890     SplitPoint* splitPoint;
2891
2892     lock_grab(&MPLock);
2893
2894     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2895     // active split points, don't split.
2896     if (   !available_thread_exists(master)
2897         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2898     {
2899         lock_release(&MPLock);
2900         return false;
2901     }
2902
2903     // Pick the next available split point object from the split point stack
2904     splitPoint = &SplitPointStack[master][threads[master].activeSplitPoints];
2905
2906     // Initialize the split point object
2907     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2908     splitPoint->stopRequest = false;
2909     splitPoint->ply = ply;
2910     splitPoint->depth = depth;
2911     splitPoint->alpha = pvNode ? *alpha : beta - 1;
2912     splitPoint->beta = beta;
2913     splitPoint->pvNode = pvNode;
2914     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2915     splitPoint->master = master;
2916     splitPoint->mp = mp;
2917     splitPoint->moves = *moves;
2918     splitPoint->cpus = 1;
2919     splitPoint->pos = &p;
2920     splitPoint->parentSstack = sstck;
2921     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2922         splitPoint->slaves[i] = 0;
2923
2924     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2925     threads[master].activeSplitPoints++;
2926
2927     // If we are here it means we are not available
2928     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2929
2930     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2931     for (int i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2932         if (thread_is_available(i, master))
2933         {
2934             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2935             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2936             splitPoint->slaves[i] = 1;
2937             splitPoint->cpus++;
2938         }
2939
2940     assert(splitPoint->cpus > 1);
2941
2942     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2943     lock_release(&MPLock);
2944
2945     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2946     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2947     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2948         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2949         {
2950             memcpy(splitPoint->sstack[i] + ply - 1, sstck + ply - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2951
2952             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2953
2954             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2955         }
2956
2957     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2958     // which it will instantly launch a search, because its state is
2959     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2960     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2961     // loop when all threads have finished their work at this split point
2962     // (i.e. when splitPoint->cpus == 0).
2963     idle_loop(master, splitPoint);
2964
2965     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2966     // finished. Update alpha, beta and bestValue, and return.
2967     lock_grab(&MPLock);
2968
2969     if (pvNode)
2970         *alpha = splitPoint->alpha;
2971
2972     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2973     threads[master].activeSplitPoints--;
2974     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2975
2976     lock_release(&MPLock);
2977     return true;
2978   }
2979
2980
2981   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2982   // to start a new search from the root.
2983
2984   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2985
2986     assert(AllThreadsShouldSleep);
2987     assert(ActiveThreads > 0);
2988
2989     AllThreadsShouldSleep = false;
2990
2991     if (ActiveThreads == 1)
2992         return;
2993
2994 #if !defined(_MSC_VER)
2995     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2996     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2997     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2998 #else
2999     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
3000         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
3001 #endif
3002
3003   }
3004
3005
3006   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
3007   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
3008   // finished the job and should be idle.
3009
3010   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
3011
3012     assert(!AllThreadsShouldSleep);
3013
3014     // This makes the threads to go to sleep
3015     AllThreadsShouldSleep = true;
3016   }
3017
3018   /// The RootMoveList class
3019
3020   // RootMoveList c'tor
3021
3022   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
3023
3024     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
3025     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
3026     StateInfo st;
3027     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
3028
3029     // Generate all legal moves
3030     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
3031
3032     // Add each move to the moves[] array
3033     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
3034     {
3035         bool includeMove = includeAllMoves;
3036
3037         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
3038             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
3039
3040         if (!includeMove)
3041             continue;
3042
3043         // Find a quick score for the move
3044         init_ss_array(ss);
3045         pos.do_move(cur->move, st);
3046         moves[count].move = cur->move;
3047         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
3048         moves[count].pv[0] = cur->move;
3049         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
3050         pos.undo_move(cur->move);
3051         count++;
3052     }
3053     sort();
3054   }
3055
3056
3057   // RootMoveList simple methods definitions
3058
3059   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
3060
3061     moves[moveNum].nodes = nodes;
3062     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
3063   }
3064
3065   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
3066
3067     moves[moveNum].ourBeta = our;
3068     moves[moveNum].theirBeta = their;
3069   }
3070
3071   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
3072
3073     int j;
3074
3075     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
3076         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
3077
3078     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
3079   }
3080
3081
3082   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
3083   // iteration.
3084
3085   void RootMoveList::sort() {
3086
3087     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
3088   }
3089
3090
3091   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
3092   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
3093   // correctly in MultiPV mode.
3094
3095   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
3096
3097     int i,j;
3098
3099     for (i = 1; i <= n; i++)
3100     {
3101         RootMove rm = moves[i];
3102         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
3103             moves[j] = moves[j - 1];
3104
3105         moves[j] = rm;
3106     }
3107   }
3108
3109 } // namspace