git.sesse.net Git - stockfish/blob - 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     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, but I can see no good reason for this, FIXME)
 804     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root, because we do not initialize root node)
 805     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
 806     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
 807
 808     // Step 5. Evaluate the position statically
 809     // At root we do this only to get reference value for child nodes
 810     if (!isCheck)
 811         ss[0].eval = evaluate(pos, ei, 0);
 812     else
 813         ss[0].eval = VALUE_NONE; // HACK because we do not initialize root node
 814
 815     // Step 6. Razoring (omitted at root)
 816     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
 817     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
 818     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
 819
 820     // Step extra. Fail low loop
 821     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
 822     // with bigger window until we are not failing low anymore.
 823     while (1)
 824     {
 825         // Sort the moves before to (re)search
 826         rml.sort();
 827
 828         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
 829         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
 830         {
 831             // This is used by time management and starts from 1
 832             RootMoveNumber = i + 1;
 833
 834             // Save the current node count before the move is searched
 835             nodes = TM.nodes_searched();
 836
 837             // Reset beta cut-off counters
 838             TM.resetBetaCounters();
 839
 840             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
 841             // the standard output.
 842             move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
 843
 844             if (current_search_time() >= 1000)
 845                 cout << "info currmove " << move
 846                      << " currmovenumber " << RootMoveNumber << endl;
 847
 848             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
 849             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
 850
 851             // Step 11. Decide the new search depth
 852             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
 853             ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
 854             newDepth = depth + ext;
 855
 856             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
 857
 858             // Step extra. Fail high loop
 859             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
 860             // high anymore.
 861             value = - VALUE_INFINITE;
 862
 863             while (1)
 864             {
 865                 // Step 13. Make the move
 866                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
 867
 868                 // Step extra. pv search
 869                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
 870                 // and for fail high research (value > alpha)
 871                 if (i < MultiPV || value > alpha)
 872                 {
 873                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
 874                     if (MultiPV > 1)
 875                         alpha = -VALUE_INFINITE;
 876
 877                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
 878                     value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
 879                 }
 880                 else
 881                 {
 882                     // Step 14. Reduced search
 883                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
 884                     bool doFullDepthSearch = true;
 885
 886                     if (    depth >= 3 * OnePly
 887                         && !dangerous
 888                         && !captureOrPromotion
 889                         && !move_is_castle(move))
 890                     {
 891                         ss[0].reduction = pv_reduction(depth, i - MultiPV + 2);
 892                         if (ss[0].reduction)
 893                         {
 894                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
 895                             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[0].reduction, 1, true, 0);
 896                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
 897                         }
 898                     }
 899
 900                     // Step 15. Full depth search
 901                     if (doFullDepthSearch)
 902                     {
 903                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
 904                         ss[0].reduction = Depth(0);
 905                         value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
 906
 907                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
 908                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
 909                         if (value > alpha)
 910                             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
 911                     }
 912                 }
 913
 914                 // Step 16. Undo move
 915                 pos.undo_move(move);
 916
 917                 // Can we exit fail high loop ?
 918                 if (AbortSearch || value < beta)
 919                     break;
 920
 921                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
 922                 // the score before research in case we run out of time while researching.
 923                 rml.set_move_score(i, value);
 924                 update_pv(ss, 0);
 925                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
 926                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
 927
 928                 // Print information to the standard output
 929                 print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
 930
 931                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
 932                 researchCount++;
 933                 beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCount), VALUE_INFINITE);
 934
 935             } // End of fail high loop
 936
 937             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
 938             // was aborted because the user interrupted the search or because we
 939             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
 940             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
 941             // move and/or PV.
 942             if (AbortSearch)
 943                 break;
 944
 945             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
 946             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
 947             int64_t our, their;
 948             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
 949             rml.set_beta_counters(i, our, their);
 950             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
 951
 952             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
 953
 954             // Step 17. Check for new best move
 955             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
 956                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
 957             else
 958             {
 959                 // PV move or new best move!
 960
 961                 // Update PV
 962                 rml.set_move_score(i, value);
 963                 update_pv(ss, 0);
 964                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
 965                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
 966
 967                 if (MultiPV == 1)
 968                 {
 969                     // We record how often the best move has been changed in each
 970                     // iteration. This information is used for time managment: When
 971                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
 972                     if (i > 0)
 973                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
 974
 975                     // Print information to the standard output
 976                     print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
 977
 978                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound, note
 979                     // that we can end up with alpha >= beta and so get a fail high.
 980                     if (value > alpha)
 981                         alpha = value;
 982                 }
 983                 else // MultiPV > 1
 984                 {
 985                     rml.sort_multipv(i);
 986                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
 987                     {
 988                         cout << "info multipv " << j + 1
 989                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
 990                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
 991                              << " time " << current_search_time()
 992                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
 993                              << " nps " << nps()
 994                              << " pv ";
 995
 996                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
 997                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
 998
 999                         cout << endl;
1000                     }
1001                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
1002                 }
1003             } // PV move or new best move
1004
1005             assert(alpha >= oldAlpha);
1006
1007             AspirationFailLow = (alpha == oldAlpha);
1008
1009             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
1010                 StopOnPonderhit = false;
1011         }
1012
1013         // Can we exit fail low loop ?
1014         if (AbortSearch || alpha > oldAlpha)
1015             break;
1016
1017         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1018         researchCount++;
1019         alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCount), -VALUE_INFINITE);
1020         oldAlpha = alpha;
1021
1022     } // Fail low loop
1023
1024     // Sort the moves before to return
1025     rml.sort();
1026
1027     return alpha;
1028   }
1029
1030
1031   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1032
1033   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1034                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1035
1036     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1037     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1038     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1039     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1040
1041     Move movesSearched[256];
1042     EvalInfo ei;
1043     StateInfo st;
1044     const TTEntry* tte;
1045     Move ttMove, move;
1046     Depth ext, newDepth;
1047     Value bestValue, value, oldAlpha;
1048     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1049     bool mateThreat = false;
1050     int moveCount = 0;
1051     bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1052
1053     if (depth < OnePly)
1054         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1055
1056     // Step 1. Initialize node and poll
1057     // Polling can abort search.
1058     init_node(ss, ply, threadID);
1059
1060     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1061     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1062         return Value(0);
1063
1064     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1065         return VALUE_DRAW;
1066
1067     // Step 3. Mate distance pruning
1068     oldAlpha = alpha;
1069     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1070     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1071     if (alpha >= beta)
1072         return alpha;
1073
1074     // Step 4. Transposition table lookup
1075     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1076     // This is to avoid problems in the following areas:
1077     //
1078     // * Repetition draw detection
1079     // * Fifty move rule detection
1080     // * Searching for a mate
1081     // * Printing of full PV line
1082     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1083     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1084
1085     // Step 5. Evaluate the position statically
1086     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1087     isCheck = pos.is_check();
1088     if (!isCheck)
1089     {
1090         ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1091         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1092     }
1093
1094     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1095     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1096     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1097
1098     // Step 9. Internal iterative deepening
1099     if (   depth >= IIDDepthAtPVNodes
1100         && ttMove == MOVE_NONE)
1101     {
1102         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1103         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1104         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1105     }
1106
1107     // Step 10. Loop through moves
1108     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1109
1110     // Initialize a MovePicker object for the current position
1111     mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1112     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1113     CheckInfo ci(pos);
1114
1115     while (   alpha < beta
1116            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1117            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1118     {
1119       assert(move_is_ok(move));
1120
1121       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1122       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1123       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1124
1125       // Step 11. Decide the new search depth
1126       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1127
1128       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1129       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1130       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1131       if (   depth >= SingularExtensionDepthAtPVNodes
1132           && tte
1133           && move == tte->move()
1134           && ext < OnePly
1135           && is_lower_bound(tte->type())
1136           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1137       {
1138           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1139
1140           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1141           {
1142               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingularExtensionMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1143
1144               if (excValue < ttValue - SingularExtensionMargin)
1145                   ext = OnePly;
1146           }
1147       }
1148
1149       newDepth = depth - OnePly + ext;
1150
1151       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1152       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1153
1154       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1155
1156       // Step 13. Make the move
1157       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1158
1159       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1160       // The first move in list is the expected PV
1161       if (moveCount == 1)
1162           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1163       else
1164       {
1165         // Step 14. Reduced search
1166         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1167         bool doFullDepthSearch = true;
1168
1169         if (    depth >= 3 * OnePly
1170             && !dangerous
1171             && !captureOrPromotion
1172             && !move_is_castle(move)
1173             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1174         {
1175             ss[ply].reduction = pv_reduction(depth, moveCount);
1176             if (ss[ply].reduction)
1177             {
1178                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1179                 doFullDepthSearch = (value > alpha);
1180             }
1181         }
1182
1183         // Step 15. Full depth search
1184         if (doFullDepthSearch)
1185         {
1186             ss[ply].reduction = Depth(0);
1187             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1188
1189             // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1190             if (value > alpha && value < beta)
1191                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1192         }
1193       }
1194
1195       // Step 16. Undo move
1196       pos.undo_move(move);
1197
1198       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1199
1200       // Step 17. Check for new best move
1201       if (value > bestValue)
1202       {
1203           bestValue = value;
1204           if (value > alpha)
1205           {
1206               alpha = value;
1207               update_pv(ss, ply);
1208               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1209                   ss[ply].mateKiller = move;
1210           }
1211       }
1212
1213       // Step 18. Check for split
1214       if (   TM.active_threads() > 1
1215           && bestValue < beta
1216           && depth >= MinimumSplitDepth
1217           && Iteration <= 99
1218           && TM.available_thread_exists(threadID)
1219           && !AbortSearch
1220           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1221           && TM.split(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue,
1222                       depth, &moveCount, &mp, threadID, true))
1223           break;
1224     }
1225
1226     // Step 19. Check for mate and stalemate
1227     // All legal moves have been searched and if there were
1228     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1229     if (moveCount == 0)
1230         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1231
1232     // Step 20. Update tables
1233     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1234     // history counters, and killer moves.
1235     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1236         return bestValue;
1237
1238     if (bestValue <= oldAlpha)
1239         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1240
1241     else if (bestValue >= beta)
1242     {
1243         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1244         move = ss[ply].pv[ply];
1245         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1246         {
1247             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1248             update_killers(move, ss[ply]);
1249         }
1250         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1251     }
1252     else
1253         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1254
1255     return bestValue;
1256   }
1257
1258
1259   // search() is the search function for zero-width nodes.
1260
1261   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1262                int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1263
1264     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1265     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1266     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1267
1268     Move movesSearched[256];
1269     EvalInfo ei;
1270     StateInfo st;
1271     const TTEntry* tte;
1272     Move ttMove, move;
1273     Depth ext, newDepth;
1274     Value bestValue, refinedValue, nullValue, value, futilityValueScaled;
1275     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1276     bool mateThreat = false;
1277     int moveCount = 0;
1278     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1279
1280     if (depth < OnePly)
1281         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1282
1283     // Step 1. Initialize node and poll
1284     // Polling can abort search.
1285     init_node(ss, ply, threadID);
1286
1287     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1288     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1289         return Value(0);
1290
1291     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1292         return VALUE_DRAW;
1293
1294     // Step 3. Mate distance pruning
1295     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1296         return beta;
1297
1298     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1299         return beta - 1;
1300
1301     // Step 4. Transposition table lookup
1302
1303     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1304     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1305     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1306
1307     tte = TT.retrieve(posKey);
1308     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1309
1310     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1311     {
1312         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1313         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1314     }
1315
1316     // Step 5. Evaluate the position statically
1317     isCheck = pos.is_check();
1318
1319     if (!isCheck)
1320     {
1321         if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1322             ss[ply].eval = value_from_tt(tte->value(), ply);
1323         else
1324             ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1325
1326         refinedValue = refine_eval(tte, ss[ply].eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1327         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1328     }
1329
1330     // Step 6. Razoring
1331     if (   !value_is_mate(beta)
1332         && !isCheck
1333         && depth < RazorDepth
1334         && refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1335         && ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1336         && ttMove == MOVE_NONE
1337         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1338     {
1339         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1340         Value v = qsearch(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1341         if (v < rbeta)
1342           return v; //FIXME: Logically should be: return (v + razor_margin(depth));
1343     }
1344
1345     // Step 7. Static null move pruning
1346     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1347     // the score by more than fuility_margin(depth) if we do a null move.
1348     if (  !isCheck
1349         && allowNullmove
1350         && depth < RazorDepth
1351         && refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta)
1352         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1353
1354     // Step 8. Null move search with verification search
1355     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1356     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1357     // NullMoveMargin under beta.
1358     if (    allowNullmove
1359         &&  depth > OnePly
1360         && !isCheck
1361         && !value_is_mate(beta)
1362         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1363         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0))
1364     {
1365         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1366
1367         pos.do_null_move(st);
1368
1369         // Null move dynamic reduction based on depth
1370         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1371
1372         // Null move dynamic reduction based on value
1373         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1374             R++;
1375
1376         nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1377
1378         pos.undo_null_move();
1379
1380         if (nullValue >= beta)
1381         {
1382             if (depth < 6 * OnePly)
1383                 return beta;
1384
1385             // Do zugzwang verification search
1386             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1387             if (v >= beta)
1388                 return beta;
1389         } else {
1390             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1391             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1392             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1393             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1394             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1395             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1396             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1397                 mateThreat = true;
1398
1399             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1400             if (   depth < ThreatDepth
1401                 && ss[ply - 1].reduction
1402                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1403                 return beta - 1;
1404         }
1405     }
1406
1407     // Step 9. Internal iterative deepening
1408     if (   depth >= IIDDepthAtNonPVNodes
1409         && ttMove == MOVE_NONE
1410         && !isCheck
1411         && ss[ply].eval >= beta - IIDMargin)
1412     {
1413         search(pos, ss, beta, depth/2, ply, false, threadID);
1414         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1415         tte = TT.retrieve(posKey);
1416     }
1417
1418     // Step 10. Loop through moves
1419     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1420
1421     // Initialize a MovePicker object for the current position
1422     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply], beta);
1423     CheckInfo ci(pos);
1424
1425     while (   bestValue < beta
1426            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1427            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1428     {
1429       assert(move_is_ok(move));
1430
1431       if (move == excludedMove)
1432           continue;
1433
1434       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1435       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1436       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1437
1438       // Step 11. Decide the new search depth
1439       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1440
1441       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1442       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1443       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1444       if (   depth >= SingularExtensionDepthAtNonPVNodes
1445           && tte
1446           && move == tte->move()
1447           && !excludedMove // Do not allow recursive single-reply search
1448           && ext < OnePly
1449           && is_lower_bound(tte->type())
1450           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1451       {
1452           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1453
1454           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1455           {
1456               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingularExtensionMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1457
1458               if (excValue < ttValue - SingularExtensionMargin)
1459                   ext = OnePly;
1460           }
1461       }
1462
1463       newDepth = depth - OnePly + ext;
1464
1465       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1466       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1467
1468       // Step 12. Futility pruning
1469       if (   !isCheck
1470           && !dangerous
1471           && !captureOrPromotion
1472           && !move_is_castle(move)
1473           &&  move != ttMove)
1474       {
1475           // Move count based pruning
1476           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1477               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1478               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1479               continue;
1480
1481           // Value based pruning
1482           Depth predictedDepth = newDepth - nonpv_reduction(depth, moveCount); // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly
1483           futilityValueScaled =  ss[ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1484                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move)) + 45;
1485
1486           if (futilityValueScaled < beta)
1487           {
1488               if (futilityValueScaled > bestValue)
1489                   bestValue = futilityValueScaled;
1490               continue;
1491           }
1492       }
1493
1494       // Step 13. Make the move
1495       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1496
1497       // Step 14. Reduced search
1498       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1499       bool doFullDepthSearch = true;
1500
1501       if (    depth >= 3*OnePly
1502           && !dangerous
1503           && !captureOrPromotion
1504           && !move_is_castle(move)
1505           && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1506       {
1507           ss[ply].reduction = nonpv_reduction(depth, moveCount);
1508           if (ss[ply].reduction)
1509           {
1510               value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1511               doFullDepthSearch = (value >= beta);
1512           }
1513       }
1514
1515       // Step 15. Full depth search
1516       if (doFullDepthSearch)
1517       {
1518           ss[ply].reduction = Depth(0);
1519           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1520       }
1521
1522       // Step 16. Undo move
1523       pos.undo_move(move);
1524
1525       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1526
1527       // Step 17. Check for new best move
1528       if (value > bestValue)
1529       {
1530           bestValue = value;
1531           if (value >= beta)
1532               update_pv(ss, ply);
1533
1534           if (value == value_mate_in(ply + 1))
1535               ss[ply].mateKiller = move;
1536       }
1537
1538       // Step 18. Check for split
1539       if (   TM.active_threads() > 1
1540           && bestValue < beta
1541           && depth >= MinimumSplitDepth
1542           && Iteration <= 99
1543           && TM.available_thread_exists(threadID)
1544           && !AbortSearch
1545           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1546           && TM.split(pos, ss, ply, NULL, beta, &bestValue,
1547                       depth, &moveCount, &mp, threadID, false))
1548           break;
1549     }
1550
1551     // Step 19. Check for mate and stalemate
1552     // All legal moves have been searched and if there were
1553     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1554     // If one move was excluded return fail low.
1555     if (!moveCount)
1556         return excludedMove ? beta - 1 : (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1557
1558     // Step 20. Update tables
1559     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1560     // history counters, and killer moves.
1561     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1562         return bestValue;
1563
1564     if (bestValue < beta)
1565         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1566     else
1567     {
1568         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1569         move = ss[ply].pv[ply];
1570         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1571         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1572         {
1573             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1574             update_killers(move, ss[ply]);
1575         }
1576
1577     }
1578
1579     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1580
1581     return bestValue;
1582   }
1583
1584
1585   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1586   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1587   // less than OnePly).
1588
1589   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1590                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1591
1592     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1593     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1594     assert(depth <= 0);
1595     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1596     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1597
1598     EvalInfo ei;
1599     StateInfo st;
1600     Move ttMove, move;
1601     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1602     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1603     const TTEntry* tte = NULL;
1604     int moveCount = 0;
1605     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1606     Value oldAlpha = alpha;
1607
1608     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1609     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1610     init_node(ss, ply, threadID);
1611
1612     // After init_node() that calls poll()
1613     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1614         return Value(0);
1615
1616     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1617         return VALUE_DRAW;
1618
1619     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1620     // pruning, but only for move ordering.
1621     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1622     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1623
1624     if (!pvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1625     {
1626         assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1627
1628         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1629         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1630     }
1631
1632     isCheck = pos.is_check();
1633
1634     // Evaluate the position statically
1635     if (isCheck)
1636         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1637     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1638         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1639     else
1640         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1641
1642     if (!isCheck)
1643     {
1644         ss[ply].eval = staticValue;
1645         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1646     }
1647
1648     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1649     // at least beta.
1650     bestValue = staticValue;
1651
1652     if (bestValue >= beta)
1653     {
1654         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1655         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] == 0)
1656             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1657
1658         return bestValue;
1659     }
1660
1661     if (bestValue > alpha)
1662         alpha = bestValue;
1663
1664     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1665     bool deepChecks = depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8;
1666
1667     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1668     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1669     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1670     // and we are near beta) will be generated.
1671     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1672     CheckInfo ci(pos);
1673     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1674     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.futilityMargin[pos.side_to_move()];
1675
1676     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1677     // occurs.
1678     while (   alpha < beta
1679            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1680     {
1681       assert(move_is_ok(move));
1682
1683       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1684
1685       // Update current move
1686       moveCount++;
1687       ss[ply].currentMove = move;
1688
1689       // Futility pruning
1690       if (   enoughMaterial
1691           && !isCheck
1692           && !pvNode
1693           && !moveIsCheck
1694           &&  move != ttMove
1695           && !move_is_promotion(move)
1696           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1697       {
1698           futilityValue =  futilityBase
1699                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1700                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1701
1702           if (futilityValue < alpha)
1703           {
1704               if (futilityValue > bestValue)
1705                   bestValue = futilityValue;
1706               continue;
1707           }
1708       }
1709
1710       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1711       evasionPrunable =   isCheck
1712                        && bestValue != -VALUE_INFINITE
1713                        && !pos.move_is_capture(move)
1714                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1715                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1716
1717       // Don't search moves with negative SEE values
1718       if (   (!isCheck || evasionPrunable)
1719           && !pvNode
1720           &&  move != ttMove
1721           && !move_is_promotion(move)
1722           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1723           continue;
1724
1725       // Make and search the move
1726       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1727       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1728       pos.undo_move(move);
1729
1730       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1731
1732       // New best move?
1733       if (value > bestValue)
1734       {
1735           bestValue = value;
1736           if (value > alpha)
1737           {
1738               alpha = value;
1739               update_pv(ss, ply);
1740           }
1741        }
1742     }
1743
1744     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1745     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1746     if (!moveCount && pos.is_check()) // Mate!
1747         return value_mated_in(ply);
1748
1749     // Update transposition table
1750     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1751     if (bestValue <= oldAlpha)
1752     {
1753         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1754         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1755         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1756         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1757     }
1758     else if (bestValue >= beta)
1759     {
1760         move = ss[ply].pv[ply];
1761         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1762
1763         // Update killers only for good checking moves
1764         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1765             update_killers(move, ss[ply]);
1766     }
1767     else
1768         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss[ply].pv[ply]);
1769
1770     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1771
1772     return bestValue;
1773   }
1774
1775
1776   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1777   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1778   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1779   // table, done a null move search, and searched the first move before
1780   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1781   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1782   // care of after we return from the split point.
1783   // FIXME: We are currently ignoring mateThreat flag here
1784
1785   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1786
1787     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1788     assert(TM.active_threads() > 1);
1789
1790     StateInfo st;
1791     Move move;
1792     Depth ext, newDepth;
1793     Value value, futilityValueScaled;
1794     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1795     int moveCount;
1796     value = -VALUE_INFINITE;
1797
1798     Position pos(*sp->pos);
1799     CheckInfo ci(pos);
1800     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1801     isCheck = pos.is_check();
1802
1803     // Step 10. Loop through moves
1804     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1805     lock_grab(&(sp->lock));
1806
1807     while (    sp->bestValue < sp->beta
1808            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1809            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1810     {
1811       moveCount = ++sp->moves;
1812       lock_release(&(sp->lock));
1813
1814       assert(move_is_ok(move));
1815
1816       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1817       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1818
1819       // Step 11. Decide the new search depth
1820       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1821       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1822
1823       // Update current move
1824       ss[sp->ply].currentMove = move;
1825
1826       // Step 12. Futility pruning
1827       if (   !isCheck
1828           && !dangerous
1829           && !captureOrPromotion
1830           && !move_is_castle(move))
1831       {
1832           // Move count based pruning
1833           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1834               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
1835               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1836           {
1837               lock_grab(&(sp->lock));
1838               continue;
1839           }
1840
1841           // Value based pruning
1842           Depth predictedDepth = newDepth - nonpv_reduction(sp->depth, moveCount);
1843           futilityValueScaled =  ss[sp->ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1844                                      + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move)) + 45;
1845
1846           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1847           {
1848               lock_grab(&(sp->lock));
1849
1850               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1851                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1852               continue;
1853           }
1854       }
1855
1856       // Step 13. Make the move
1857       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1858
1859       // Step 14. Reduced search
1860       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1861       bool doFullDepthSearch = true;
1862
1863       if (   !dangerous
1864           && !captureOrPromotion
1865           && !move_is_castle(move)
1866           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1867       {
1868           ss[sp->ply].reduction = nonpv_reduction(sp->depth, moveCount);
1869           if (ss[sp->ply].reduction)
1870           {
1871               value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1872               doFullDepthSearch = (value >= sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID));
1873           }
1874       }
1875
1876       // Step 15. Full depth search
1877       if (doFullDepthSearch)
1878       {
1879           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1880           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1881       }
1882
1883       // Step 16. Undo move
1884       pos.undo_move(move);
1885
1886       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1887
1888       // Step 17. Check for new best move
1889       lock_grab(&(sp->lock));
1890
1891       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1892       {
1893           sp->bestValue = value;
1894           if (sp->bestValue >= sp->beta)
1895           {
1896               sp->stopRequest = true;
1897               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1898           }
1899       }
1900     }
1901
1902     /* Here we have the lock still grabbed */
1903
1904     sp->slaves[threadID] = 0;
1905     sp->cpus--;
1906
1907     lock_release(&(sp->lock));
1908   }
1909
1910
1911   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1912   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1913   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1914   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1915   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1916   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
1917   // after we return from the split point.
1918   // FIXME: We are ignoring mateThreat flag!
1919
1920   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
1921
1922     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1923     assert(TM.active_threads() > 1);
1924
1925     StateInfo st;
1926     Move move;
1927     Depth ext, newDepth;
1928     Value value;
1929     bool moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1930     int moveCount;
1931     value = -VALUE_INFINITE;
1932
1933     Position pos(*sp->pos);
1934     CheckInfo ci(pos);
1935     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1936
1937     // Step 10. Loop through moves
1938     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1939     lock_grab(&(sp->lock));
1940
1941     while (    sp->alpha < sp->beta
1942            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1943            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1944     {
1945       moveCount = ++sp->moves;
1946       lock_release(&(sp->lock));
1947
1948       assert(move_is_ok(move));
1949
1950       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1951       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1952
1953       // Step 11. Decide the new search depth
1954       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1955       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1956
1957       // Update current move
1958       ss[sp->ply].currentMove = move;
1959
1960       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1961
1962       // Step 13. Make the move
1963       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1964
1965       // Step 14. Reduced search
1966       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1967       bool doFullDepthSearch = true;
1968
1969       if (   !dangerous
1970           && !captureOrPromotion
1971           && !move_is_castle(move)
1972           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1973       {
1974           ss[sp->ply].reduction = pv_reduction(sp->depth, moveCount);
1975           if (ss[sp->ply].reduction)
1976           {
1977               Value localAlpha = sp->alpha;
1978               value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1979               doFullDepthSearch = (value > localAlpha && !TM.thread_should_stop(threadID));
1980           }
1981       }
1982
1983       // Step 15. Full depth search
1984       if (doFullDepthSearch)
1985       {
1986           Value localAlpha = sp->alpha;
1987           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1988           value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1989
1990           if (value > localAlpha && value < sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID))
1991           {
1992               // If another thread has failed high then sp->alpha has been increased
1993               // to be higher or equal then beta, if so, avoid to start a PV search.
1994               localAlpha = sp->alpha;
1995               if (localAlpha < sp->beta)
1996                   value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
1997           }
1998       }
1999
2000       // Step 16. Undo move
2001       pos.undo_move(move);
2002
2003       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
2004
2005       // Step 17. Check for new best move
2006       lock_grab(&(sp->lock));
2007
2008       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
2009       {
2010           sp->bestValue = value;
2011           if (value > sp->alpha)
2012           {
2013               // Ask threads to stop before to modify sp->alpha
2014               if (value >= sp->beta)
2015                   sp->stopRequest = true;
2016
2017               sp->alpha = value;
2018
2019               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
2020               if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
2021                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
2022           }
2023       }
2024     }
2025
2026     /* Here we have the lock still grabbed */
2027
2028     sp->slaves[threadID] = 0;
2029     sp->cpus--;
2030
2031     lock_release(&(sp->lock));
2032   }
2033
2034
2035   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2036   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the
2037   // search stack object corresponding to the current node. Once every
2038   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2039   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2040
2041   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2042
2043     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2044     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
2045
2046     TM.incrementNodeCounter(threadID);
2047
2048     if (threadID == 0)
2049     {
2050         NodesSincePoll++;
2051         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
2052         {
2053             poll(ss, ply);
2054             NodesSincePoll = 0;
2055         }
2056     }
2057     ss[ply].init(ply);
2058     ss[ply + 2].initKillers();
2059   }
2060
2061
2062   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
2063   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
2064   // current node.
2065
2066   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2067
2068     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2069
2070     int p;
2071
2072     ss[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] = ss[ply + 1].pv[p];
2076
2077     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2078   }
2079
2080
2081   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
2082   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2083   // the PV at the parent node.
2084
2085   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
2086
2087     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2088
2089     int p;
2090
2091     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2092
2093     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2094         ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2095
2096     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2097   }
2098
2099
2100   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2101   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2102   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
2103   // to be the move that was made to reach the current position, while the
2104   // second move is assumed to be a move from the current position.
2105
2106   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
2107
2108     Square f1, t1, f2, t2;
2109     Piece p;
2110
2111     assert(move_is_ok(m1));
2112     assert(move_is_ok(m2));
2113
2114     if (m2 == MOVE_NONE)
2115         return false;
2116
2117     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
2118     f2 = move_from(m2);
2119     t1 = move_to(m1);
2120     if (f2 == t1)
2121         return true;
2122
2123     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
2124     t2 = move_to(m2);
2125     f1 = move_from(m1);
2126     if (t2 == f1)
2127         return true;
2128
2129     // Case 3: Moving through the vacated square
2130     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
2131         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2132       return true;
2133
2134     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
2135     p = pos.piece_on(t1);
2136     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
2137         return true;
2138
2139     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
2140     if (    piece_is_slider(p)
2141         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
2142         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
2143     {
2144         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
2145         // move is the opposite of the checking piece.
2146         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
2147         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
2148
2149         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
2150             return true;
2151     }
2152     return false;
2153   }
2154
2155
2156   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2157   // eventually compensated for the ply.
2158
2159   bool value_is_mate(Value value) {
2160
2161     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2162
2163     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2164           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2165   }
2166
2167
2168   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2169   // killer moves of that ply.
2170
2171   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2172
2173       const Move* k = ss.killers;
2174       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2175           if (*k == m)
2176               return true;
2177
2178       return false;
2179   }
2180
2181
2182   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2183   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
2184   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2185   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2186   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2187   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2188
2189   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool captureOrPromotion,
2190                   bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2191
2192     assert(m != MOVE_NONE);
2193
2194     Depth result = Depth(0);
2195     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
2196
2197     if (*dangerous)
2198     {
2199         if (moveIsCheck)
2200             result += CheckExtension[pvNode];
2201
2202         if (singleEvasion)
2203             result += SingleEvasionExtension[pvNode];
2204
2205         if (mateThreat)
2206             result += MateThreatExtension[pvNode];
2207     }
2208
2209     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2210     {
2211         Color c = pos.side_to_move();
2212         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2213         {
2214             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2215             *dangerous = true;
2216         }
2217         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2218         {
2219             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2220             *dangerous = true;
2221         }
2222     }
2223
2224     if (   captureOrPromotion
2225         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2226         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2227             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2228         && !move_is_promotion(m)
2229         && !move_is_ep(m))
2230     {
2231         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2232         *dangerous = true;
2233     }
2234
2235     if (   pvNode
2236         && captureOrPromotion
2237         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2238         && pos.see_sign(m) >= 0)
2239     {
2240         result += OnePly/2;
2241         *dangerous = true;
2242     }
2243
2244     return Min(result, OnePly);
2245   }
2246
2247
2248   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2249   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
2250   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2251   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
2252   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
2253   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2254   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2255
2256   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2257
2258     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2259   }
2260
2261
2262   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
2263   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2264   // candidates for pruning.
2265
2266   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2267
2268     assert(move_is_ok(m));
2269     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2270     assert(!pos.move_is_check(m));
2271     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2272     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2273
2274     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2275
2276     // Prune if there isn't any threat move
2277     if (threat == MOVE_NONE)
2278         return true;
2279
2280     mfrom = move_from(m);
2281     mto = move_to(m);
2282     tfrom = move_from(threat);
2283     tto = move_to(threat);
2284
2285     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2286     if (mfrom == tto)
2287         return false;
2288
2289     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2290     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2291     if (   pos.move_is_capture(threat)
2292         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2293             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2294         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2295         return false;
2296
2297     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2298     // prune safe moves which block its ray.
2299     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2300         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2301         && pos.see_sign(m) >= 0)
2302         return false;
2303
2304     return true;
2305   }
2306
2307
2308   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2309   // can be used at a given point in search.
2310
2311   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2312
2313     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2314
2315     return   (   tte->depth() >= depth
2316               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2317               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2318
2319           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2320               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2321   }
2322
2323
2324   // refine_eval() returns the transposition table score if
2325   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2326
2327   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2328
2329       if (!tte)
2330           return defaultEval;
2331
2332       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2333
2334       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2335           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2336           return v;
2337
2338       return defaultEval;
2339   }
2340
2341
2342   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2343   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2344
2345   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2346                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2347
2348     Move m;
2349
2350     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2351
2352     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2353     {
2354         m = movesSearched[i];
2355
2356         assert(m != move);
2357
2358         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2359             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2360     }
2361   }
2362
2363
2364   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2365   // among the killer moves of that ply.
2366
2367   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2368
2369     if (m == ss.killers[0])
2370         return;
2371
2372     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2373         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2374
2375     ss.killers[0] = m;
2376   }
2377
2378
2379   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2380   // the static position evaluation before and after the move.
2381
2382   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2383
2384     if (   m != MOVE_NULL
2385         && before != VALUE_NONE
2386         && after != VALUE_NONE
2387         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2388         && !move_is_castle(m)
2389         && !move_is_promotion(m))
2390         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2391   }
2392
2393
2394   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2395   // since the beginning of the current search.
2396
2397   int current_search_time() {
2398
2399     return get_system_time() - SearchStartTime;
2400   }
2401
2402
2403   // nps() computes the current nodes/second count.
2404
2405   int nps() {
2406
2407     int t = current_search_time();
2408     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2409   }
2410
2411
2412   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2413   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2414   // search.
2415
2416   void poll(SearchStack ss[], int ply) {
2417
2418     static int lastInfoTime;
2419     int t = current_search_time();
2420
2421     //  Poll for input
2422     if (Bioskey())
2423     {
2424         // We are line oriented, don't read single chars
2425         std::string command;
2426
2427         if (!std::getline(std::cin, command))
2428             command = "quit";
2429
2430         if (command == "quit")
2431         {
2432             AbortSearch = true;
2433             PonderSearch = false;
2434             Quit = true;
2435             return;
2436         }
2437         else if (command == "stop")
2438         {
2439             AbortSearch = true;
2440             PonderSearch = false;
2441         }
2442         else if (command == "ponderhit")
2443             ponderhit();
2444     }
2445
2446     // Print search information
2447     if (t < 1000)
2448         lastInfoTime = 0;
2449
2450     else if (lastInfoTime > t)
2451         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2452         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2453         lastInfoTime = 0;
2454
2455     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2456     {
2457         lastInfoTime = t;
2458
2459         if (dbg_show_mean)
2460             dbg_print_mean();
2461
2462         if (dbg_show_hit_rate)
2463             dbg_print_hit_rate();
2464
2465         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2466              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2467
2468         // We only support current line printing in single thread mode
2469         if (ShowCurrentLine && TM.active_threads() == 1)
2470         {
2471             cout << "info currline";
2472             for (int p = 0; p < ply; p++)
2473                 cout << " " << ss[p].currentMove;
2474
2475             cout << endl;
2476         }
2477     }
2478
2479     // Should we stop the search?
2480     if (PonderSearch)
2481         return;
2482
2483     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2484                            && !AspirationFailLow
2485                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2486
2487     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2488                      || stillAtFirstMove;
2489
2490     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2491         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2492         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2493         AbortSearch = true;
2494   }
2495
2496
2497   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2498   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2499   // it correctly predicted the opponent's move.
2500
2501   void ponderhit() {
2502
2503     int t = current_search_time();
2504     PonderSearch = false;
2505
2506     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2507                            && !AspirationFailLow
2508                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2509
2510     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2511                      || stillAtFirstMove;
2512
2513     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2514         AbortSearch = true;
2515   }
2516
2517
2518   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2519
2520   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2521
2522     for (int i = 0; i < 3; i++)
2523     {
2524         ss[i].init(i);
2525         ss[i].initKillers();
2526     }
2527   }
2528
2529
2530   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2531   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2532   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2533   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2534   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2535   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2536
2537   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2538
2539     std::string command;
2540
2541     while (true)
2542     {
2543         if (!std::getline(std::cin, command))
2544             command = "quit";
2545
2546         if (command == "quit")
2547         {
2548             Quit = true;
2549             break;
2550         }
2551         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2552             break;
2553     }
2554   }
2555
2556
2557   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2558   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2559
2560   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2561
2562     cout << "info depth " << Iteration
2563          << " score " << value_to_string(value)
2564          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
2565             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
2566          << " time "  << current_search_time()
2567          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2568          << " nps "   << nps()
2569          << " pv ";
2570
2571     for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
2572         cout << ss[0].pv[j] << " ";
2573
2574     cout << endl;
2575
2576     if (UseLogFile)
2577     {
2578         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
2579             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
2580
2581         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2582                              TM.nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
2583     }
2584   }
2585
2586
2587   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2588   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2589   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2590   // threads and one for Windows threads.
2591
2592 #if !defined(_MSC_VER)
2593
2594   void* init_thread(void *threadID) {
2595
2596     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2597     return NULL;
2598   }
2599
2600 #else
2601
2602   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2603
2604     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2605     return 0;
2606   }
2607
2608 #endif
2609
2610
2611   /// The ThreadsManager class
2612
2613   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2614   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2615   // counters used to sort the moves at root.
2616
2617   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2618
2619     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2620         threads[i].nodes = 0ULL;
2621   }
2622
2623   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2624
2625     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2626         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2627   }
2628
2629   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2630
2631     int64_t result = 0ULL;
2632     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2633         result += threads[i].nodes;
2634
2635     return result;
2636   }
2637
2638   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2639
2640     our = their = 0UL;
2641     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2642     {
2643         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2644         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2645     }
2646   }
2647
2648
2649   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2650   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2651   // object for which the current thread is the master.
2652
2653   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp) {
2654
2655     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2656
2657     while (true)
2658     {
2659         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2660         // master should exit as last one.
2661         if (AllThreadsShouldExit)
2662         {
2663             assert(!waitSp);
2664             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2665             return;
2666         }
2667
2668         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2669         // instead of wasting CPU time polling for work.
2670         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2671         {
2672             assert(!waitSp);
2673             assert(threadID != 0);
2674             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2675
2676 #if !defined(_MSC_VER)
2677             lock_grab(&WaitLock);
2678             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2679                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2680             lock_release(&WaitLock);
2681 #else
2682             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2683 #endif
2684         }
2685
2686         // If thread has just woken up, mark it as available
2687         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2688             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2689
2690         // If this thread has been assigned work, launch a search
2691         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2692         {
2693             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2694
2695             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2696
2697             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2698                 sp_search_pv(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2699             else
2700                 sp_search(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2701
2702             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2703
2704             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2705         }
2706
2707         // If this thread is the master of a split point and all threads have
2708         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2709         if (waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2710         {
2711             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2712
2713             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2714             return;
2715         }
2716     }
2717   }
2718
2719
2720   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2721   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2722   // objects.
2723
2724   void ThreadsManager::init_threads() {
2725
2726     volatile int i;
2727     bool ok;
2728
2729 #if !defined(_MSC_VER)
2730     pthread_t pthread[1];
2731 #endif
2732
2733     // Initialize global locks
2734     lock_init(&MPLock, NULL);
2735     lock_init(&WaitLock, NULL);
2736
2737 #if !defined(_MSC_VER)
2738     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2739 #else
2740     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2741         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2742 #endif
2743
2744     // Initialize SplitPointStack locks
2745     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2746         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2747         {
2748             SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2749             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2750         }
2751
2752     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2753     AllThreadsShouldExit = false;
2754
2755     // Threads will be put to sleep as soon as created
2756     AllThreadsShouldSleep = true;
2757
2758     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2759     ActiveThreads = 1;
2760     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2761     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2762         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2763
2764     // Launch the helper threads
2765     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2766     {
2767
2768 #if !defined(_MSC_VER)
2769         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2770 #else
2771         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2772 #endif
2773
2774         if (!ok)
2775         {
2776             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2777             Application::exit_with_failure();
2778         }
2779
2780         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2781         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING);
2782     }
2783   }
2784
2785
2786   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2787   // helper threads exit cleanly.
2788
2789   void ThreadsManager::exit_threads() {
2790
2791     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2792     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2793     wake_sleeping_threads();
2794
2795     // This makes the threads to exit idle_loop()
2796     AllThreadsShouldExit = true;
2797
2798     // Wait for thread termination
2799     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2800         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED);
2801
2802     // Now we can safely destroy the locks
2803     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2804         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2805             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2806
2807     lock_destroy(&WaitLock);
2808     lock_destroy(&MPLock);
2809   }
2810
2811
2812   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2813   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2814   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2815
2816   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2817
2818     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2819
2820     SplitPoint* sp;
2821
2822     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent);
2823     return sp != NULL;
2824   }
2825
2826
2827   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2828   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2829   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2830   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2831   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2832   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2833   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2834
2835   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2836
2837     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2838     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2839     assert(ActiveThreads > 1);
2840
2841     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2842         return false;
2843
2844     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2845     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2846
2847     if (localActiveSplitPoints == 0)
2848         // No active split points means that the thread is available as
2849         // a slave for any other thread.
2850         return true;
2851
2852     if (ActiveThreads == 2)
2853         return true;
2854
2855     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2856     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2857     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2858     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2859         return true;
2860
2861     return false;
2862   }
2863
2864
2865   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2866   // a slave for the thread with threadID "master".
2867
2868   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2869
2870     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2871     assert(ActiveThreads > 1);
2872
2873     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2874         if (thread_is_available(i, master))
2875             return true;
2876
2877     return false;
2878   }
2879
2880
2881   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2882   // several threads at PV nodes. If it does not succeed in splitting the
2883   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2884   // split point objects), the function immediately returns false. If
2885   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2886   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2887   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2888   // helper threads that they have been assigned work. This will cause them
2889   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv(). When all
2890   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2891   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2892
2893   bool ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
2894              Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
2895              Depth depth, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2896
2897     assert(p.is_ok());
2898     assert(sstck != NULL);
2899     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2900     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2901     assert(   ( pvNode && *bestValue <= *alpha)
2902            || (!pvNode && *bestValue <   beta ));
2903     assert(!pvNode || *alpha < beta);
2904     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2905     assert(depth > Depth(0));
2906     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2907     assert(ActiveThreads > 1);
2908
2909     SplitPoint* splitPoint;
2910
2911     lock_grab(&MPLock);
2912
2913     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2914     // active split points, don't split.
2915     if (   !available_thread_exists(master)
2916         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2917     {
2918         lock_release(&MPLock);
2919         return false;
2920     }
2921
2922     // Pick the next available split point object from the split point stack
2923     splitPoint = &SplitPointStack[master][threads[master].activeSplitPoints];
2924
2925     // Initialize the split point object
2926     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2927     splitPoint->stopRequest = false;
2928     splitPoint->ply = ply;
2929     splitPoint->depth = depth;
2930     splitPoint->alpha = pvNode ? *alpha : beta - 1;
2931     splitPoint->beta = beta;
2932     splitPoint->pvNode = pvNode;
2933     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2934     splitPoint->master = master;
2935     splitPoint->mp = mp;
2936     splitPoint->moves = *moves;
2937     splitPoint->cpus = 1;
2938     splitPoint->pos = &p;
2939     splitPoint->parentSstack = sstck;
2940     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2941         splitPoint->slaves[i] = 0;
2942
2943     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2944     threads[master].activeSplitPoints++;
2945
2946     // If we are here it means we are not available
2947     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2948
2949     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2950     for (int i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2951         if (thread_is_available(i, master))
2952         {
2953             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2954             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2955             splitPoint->slaves[i] = 1;
2956             splitPoint->cpus++;
2957         }
2958
2959     assert(splitPoint->cpus > 1);
2960
2961     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2962     lock_release(&MPLock);
2963
2964     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2965     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2966     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2967         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2968         {
2969             memcpy(splitPoint->sstack[i] + ply - 1, sstck + ply - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2970
2971             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2972
2973             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2974         }
2975
2976     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2977     // which it will instantly launch a search, because its state is
2978     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2979     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2980     // loop when all threads have finished their work at this split point
2981     // (i.e. when splitPoint->cpus == 0).
2982     idle_loop(master, splitPoint);
2983
2984     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2985     // finished. Update alpha, beta and bestValue, and return.
2986     lock_grab(&MPLock);
2987
2988     if (pvNode)
2989         *alpha = splitPoint->alpha;
2990
2991     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2992     threads[master].activeSplitPoints--;
2993     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2994
2995     lock_release(&MPLock);
2996     return true;
2997   }
2998
2999
3000   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
3001   // to start a new search from the root.
3002
3003   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
3004
3005     assert(AllThreadsShouldSleep);
3006     assert(ActiveThreads > 0);
3007
3008     AllThreadsShouldSleep = false;
3009
3010     if (ActiveThreads == 1)
3011         return;
3012
3013 #if !defined(_MSC_VER)
3014     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
3015     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
3016     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
3017 #else
3018     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
3019         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
3020 #endif
3021
3022   }
3023
3024
3025   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
3026   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
3027   // finished the job and should be idle.
3028
3029   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
3030
3031     assert(!AllThreadsShouldSleep);
3032
3033     // This makes the threads to go to sleep
3034     AllThreadsShouldSleep = true;
3035   }
3036
3037   /// The RootMoveList class
3038
3039   // RootMoveList c'tor
3040
3041   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
3042
3043     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
3044     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
3045     StateInfo st;
3046     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
3047
3048     // Generate all legal moves
3049     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
3050
3051     // Add each move to the moves[] array
3052     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
3053     {
3054         bool includeMove = includeAllMoves;
3055
3056         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
3057             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
3058
3059         if (!includeMove)
3060             continue;
3061
3062         // Find a quick score for the move
3063         init_ss_array(ss);
3064         pos.do_move(cur->move, st);
3065         moves[count].move = cur->move;
3066         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
3067         moves[count].pv[0] = cur->move;
3068         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
3069         pos.undo_move(cur->move);
3070         count++;
3071     }
3072     sort();
3073   }
3074
3075
3076   // RootMoveList simple methods definitions
3077
3078   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
3079
3080     moves[moveNum].nodes = nodes;
3081     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
3082   }
3083
3084   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
3085
3086     moves[moveNum].ourBeta = our;
3087     moves[moveNum].theirBeta = their;
3088   }
3089
3090   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
3091
3092     int j;
3093
3094     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
3095         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
3096
3097     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
3098   }
3099
3100
3101   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
3102   // iteration.
3103
3104   void RootMoveList::sort() {
3105
3106     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
3107   }
3108
3109
3110   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
3111   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
3112   // correctly in MultiPV mode.
3113
3114   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
3115
3116     int i,j;
3117
3118     for (i = 1; i <= n; i++)
3119     {
3120         RootMove rm = moves[i];
3121         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
3122             moves[j] = moves[j - 1];
3123
3124         moves[j] = rm;
3125     }
3126   }
3127
3128 } // namspace