Revert LMR reduction based on thinking time
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45 using std::cout;
46 using std::endl;
47
48 ////
49 //// Local definitions
50 ////
51
52 namespace {
53
54   /// Types
55
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, bool mateThreat, 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 SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
258   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
259   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
260   bool FirstRootMove, 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* alphaPtr, Value* betaPtr);
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   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
377   NodesSincePoll = 0;
378   TM.resetNodeCounters();
379   SearchStartTime = get_system_time();
380   ExactMaxTime = maxTime;
381   MaxDepth = maxDepth;
382   MaxNodes = maxNodes;
383   InfiniteSearch = infinite;
384   PonderSearch = ponder;
385   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
386
387   // Look for a book move, only during games, not tests
388   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
389   {
390       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
391           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
392
393       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
394       if (bookMove != MOVE_NONE)
395       {
396           if (PonderSearch)
397               wait_for_stop_or_ponderhit();
398
399           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
400           return true;
401       }
402   }
403
404   // Reset loseOnTime flag at the beginning of a new game
405   if (button_was_pressed("New Game"))
406       loseOnTime = false;
407
408   // Read UCI option values
409   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
410   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
411       TT.clear();
412
413   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
414   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
415   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
416   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
417   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
418   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
419   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
420   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
421   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
422   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
423   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
424   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
425
426   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
427   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
428   ShowCurrentLine         = get_option_value_bool("UCI_ShowCurrLine");
429   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
430   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
431   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
432
433   if (UseLogFile)
434       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
435
436   read_weights(pos.side_to_move());
437
438   // Set the number of active threads
439   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
440   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
441   {
442       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
443       init_eval(TM.active_threads());
444   }
445
446   // Wake up sleeping threads
447   TM.wake_sleeping_threads();
448
449   // Set thinking time
450   int myTime = time[side_to_move];
451   int myIncrement = increment[side_to_move];
452   if (UseTimeManagement)
453   {
454       if (!movesToGo) // Sudden death time control
455       {
456           if (myIncrement)
457           {
458               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
459               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
460           }
461           else // Blitz game without increment
462           {
463               MaxSearchTime = myTime / 30;
464               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
465           }
466       }
467       else // (x moves) / (y minutes)
468       {
469           if (movesToGo == 1)
470           {
471               MaxSearchTime = myTime / 2;
472               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
473           }
474           else
475           {
476               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
477               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
478           }
479       }
480
481       if (get_option_value_bool("Ponder"))
482       {
483           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
484           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
485       }
486   }
487
488   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
489   // heavy time pressure.
490   if (MaxNodes)
491       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
492   else if (myTime && myTime < 1000)
493       NodesBetweenPolls = 1000;
494   else if (myTime && myTime < 5000)
495       NodesBetweenPolls = 5000;
496   else
497       NodesBetweenPolls = 30000;
498
499   // Write search information to log file
500   if (UseLogFile)
501       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
502               << "infinite: "  << infinite
503               << " ponder: "   << ponder
504               << " time: "     << myTime
505               << " increment: " << myIncrement
506               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
507
508   // LSN filtering. Used only for developing purposes, disabled by default
509   if (   UseLSNFiltering
510       && loseOnTime)
511   {
512       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
513        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
514            /* wait here */;
515   }
516
517   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
518   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
519
520   if (UseLSNFiltering)
521   {
522       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
523       // decide to lose on time.
524       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
525           && myTime < LSNTime
526           && myIncrement == 0
527           && movesToGo == 0
528           && v < -LSNValue)
529       {
530           loseOnTime = true;
531       }
532       else if (loseOnTime)
533       {
534           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
535           loseOnTime = false;
536       }
537   }
538
539   if (UseLogFile)
540       LogFile.close();
541
542   TM.put_threads_to_sleep();
543
544   return !Quit;
545 }
546
547
548 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
549
550 void init_search() {
551
552   // Init our reduction lookup tables
553   for (int i = 1; i < 64; i++) // i == depth (OnePly = 1)
554       for (int j = 1; j < 64; j++) // j == moveNumber
555       {
556           double    pvRed = 0.5 + log(double(i)) * log(double(j)) / 6.0;
557           double nonPVRed = 0.5 + log(double(i)) * log(double(j)) / 3.0;
558           PVReductionMatrix[i][j]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
559           NonPVReductionMatrix[i][j] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
560       }
561
562   // Init futility margins array
563   for (int i = 0; i < 16; i++) // i == depth (OnePly = 2)
564       for (int j = 0; j < 64; j++) // j == moveNumber
565       {
566           // FIXME: test using log instead of BSR
567           FutilityMarginsMatrix[i][j] = (i < 2 ? 0 : 112 * bitScanReverse32(i * i / 2)) - 8 * j;
568       }
569
570   // Init futility move count array
571   for (int i = 0; i < 32; i++) // i == depth (OnePly = 2)
572       FutilityMoveCountArray[i] = 3 + (1 << (3 * i / 8));
573 }
574
575
576 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
577 // new search from the root.
578 void SearchStack::init(int ply) {
579
580   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
581   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
582   reduction = Depth(0);
583   eval = VALUE_NONE;
584 }
585
586 void SearchStack::initKillers() {
587
588   mateKiller = MOVE_NONE;
589   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
590       killers[i] = MOVE_NONE;
591 }
592
593 namespace {
594
595   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
596   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
597   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
598   // reached.
599
600   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
601
602     Position p(pos);
603     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
604     Move EasyMove = MOVE_NONE;
605     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
606
607     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
608     RootMoveList rml(p, searchMoves);
609
610     // Handle special case of searching on a mate/stale position
611     if (rml.move_count() == 0)
612     {
613         if (PonderSearch)
614             wait_for_stop_or_ponderhit();
615
616         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
617     }
618
619     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
620     // so to output information also for iteration 1.
621     cout << "info depth " << 1
622          << "\ninfo depth " << 1
623          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
624          << " time " << current_search_time()
625          << " nodes " << TM.nodes_searched()
626          << " nps " << nps()
627          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
628
629     // Initialize
630     TT.new_search();
631     H.clear();
632     init_ss_array(ss);
633     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
634     Iteration = 1;
635
636     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
637     if (   rml.move_count() == 1
638         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
639         EasyMove = rml.get_move(0);
640
641     // Iterative deepening loop
642     while (Iteration < PLY_MAX)
643     {
644         // Initialize iteration
645         Iteration++;
646         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
647
648         cout << "info depth " << Iteration << endl;
649
650         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
651         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
652         {
653             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
654             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
655
656             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
657             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
658
659             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
660             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
661         }
662
663         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
664         value = root_search(p, ss, rml, &alpha, &beta);
665
666         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
667         // been overwritten during the search.
668         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
669
670         if (AbortSearch)
671             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
672
673         //Save info about search result
674         ValueByIteration[Iteration] = value;
675
676         // Drop the easy move if differs from the new best move
677         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
678             EasyMove = MOVE_NONE;
679
680         if (UseTimeManagement)
681         {
682             // Time to stop?
683             bool stopSearch = false;
684
685             // Stop search early if there is only a single legal move,
686             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
687             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
688                 stopSearch = true;
689
690             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
691             if (  Iteration >= 6
692                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
693                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
694                 stopSearch = true;
695
696             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
697             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
698             if (   Iteration >= 8
699                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
700                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
701                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
702                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
703                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
704                 stopSearch = true;
705
706             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
707             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
708                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
709                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
710
711             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
712             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
713             // move at the next iteration anyway.
714             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
715                 stopSearch = true;
716
717             if (stopSearch)
718             {
719                 if (PonderSearch)
720                     StopOnPonderhit = true;
721                 else
722                     break;
723             }
724         }
725
726         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
727             break;
728     }
729
730     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
731     // best move before we are told to do so.
732     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
733         wait_for_stop_or_ponderhit();
734     else
735         // Print final search statistics
736         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
737              << " nps " << nps()
738              << " time " << current_search_time()
739              << " hashfull " << TT.full() << endl;
740
741     // Print the best move and the ponder move to the standard output
742     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
743     {
744         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
745         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
746     }
747
748     assert(ss[0].pv[0] != MOVE_NONE);
749
750     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
751
752     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
753         cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
754
755     cout << endl;
756
757     if (UseLogFile)
758     {
759         if (dbg_show_mean)
760             dbg_print_mean(LogFile);
761
762         if (dbg_show_hit_rate)
763             dbg_print_hit_rate(LogFile);
764
765         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
766                 << "\nNodes/second: " << nps()
767                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]);
768
769         StateInfo st;
770         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
771         LogFile << "\nPonder move: "
772                 << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
773                 << endl;
774     }
775     return rml.get_move_score(0);
776   }
777
778
779   // root_search() is the function which searches the root node. It is
780   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
781   // scheme, prints some information to the standard output and handles
782   // the fail low/high loops.
783
784   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
785
786     EvalInfo ei;
787     StateInfo st;
788     CheckInfo ci(pos);
789     int64_t nodes;
790     Move move;
791     Depth depth, ext, newDepth;
792     Value value, alpha, beta;
793     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
794     int researchCountFH, researchCountFL;
795
796     researchCountFH = researchCountFL = 0;
797     alpha = *alphaPtr;
798     beta = *betaPtr;
799     isCheck = pos.is_check();
800
801     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, but I can see no good reason for this, FIXME)
802     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root, because we do not initialize root node)
803     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
804     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
805
806     // Step 5. Evaluate the position statically
807     // At root we do this only to get reference value for child nodes
808     if (!isCheck)
809         ss[0].eval = evaluate(pos, ei, 0);
810     else
811         ss[0].eval = VALUE_NONE; // HACK because we do not initialize root node
812
813     // Step 6. Razoring (omitted at root)
814     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
815     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
816     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
817
818     // Step extra. Fail low loop
819     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
820     // with bigger window until we are not failing low anymore.
821     while (1)
822     {
823         // Sort the moves before to (re)search
824         rml.sort();
825
826         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
827         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
828         {
829             // This is used by time management
830             FirstRootMove = (i == 0);
831
832             // Save the current node count before the move is searched
833             nodes = TM.nodes_searched();
834
835             // Reset beta cut-off counters
836             TM.resetBetaCounters();
837
838             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
839             // the standard output.
840             move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
841
842             if (current_search_time() >= 1000)
843                 cout << "info currmove " << move
844                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
845
846             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
847             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
848
849             // Step 11. Decide the new search depth
850             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
851             ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
852             newDepth = depth + ext;
853
854             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
855
856             // Step extra. Fail high loop
857             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
858             // high anymore.
859             value = - VALUE_INFINITE;
860
861             while (1)
862             {
863                 // Step 13. Make the move
864                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
865
866                 // Step extra. pv search
867                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
868                 // and for fail high research (value > alpha)
869                 if (i < MultiPV || value > alpha)
870                 {
871                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
872                     if (MultiPV > 1)
873                         alpha = -VALUE_INFINITE;
874
875                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
876                     value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
877                 }
878                 else
879                 {
880                     // Step 14. Reduced search
881                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
882                     bool doFullDepthSearch = true;
883
884                     if (    depth >= 3 * OnePly
885                         && !dangerous
886                         && !captureOrPromotion
887                         && !move_is_castle(move))
888                     {
889                         ss[0].reduction = pv_reduction(depth, i - MultiPV + 2);
890                         if (ss[0].reduction)
891                         {
892                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
893                             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[0].reduction, 1, true, 0);
894                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
895                         }
896                     }
897
898                     // Step 15. Full depth search
899                     if (doFullDepthSearch)
900                     {
901                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
902                         ss[0].reduction = Depth(0);
903                         value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
904
905                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
906                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
907                         if (value > alpha)
908                             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
909                     }
910                 }
911
912                 // Step 16. Undo move
913                 pos.undo_move(move);
914
915                 // Can we exit fail high loop ?
916                 if (AbortSearch || value < beta)
917                     break;
918
919                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
920                 // the score before research in case we run out of time while researching.
921                 rml.set_move_score(i, value);
922                 update_pv(ss, 0);
923                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
924                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
925
926                 // Print information to the standard output
927                 print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
928
929                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
930                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
931                 researchCountFH++;
932
933             } // End of fail high loop
934
935             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
936             // was aborted because the user interrupted the search or because we
937             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
938             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
939             // move and/or PV.
940             if (AbortSearch)
941                 break;
942
943             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
944             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
945             int64_t our, their;
946             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
947             rml.set_beta_counters(i, our, their);
948             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
949
950             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
951             assert(value < beta);
952
953             // Step 17. Check for new best move
954             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
955                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
956             else
957             {
958                 // PV move or new best move!
959
960                 // Update PV
961                 rml.set_move_score(i, value);
962                 update_pv(ss, 0);
963                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
964                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
965
966                 if (MultiPV == 1)
967                 {
968                     // We record how often the best move has been changed in each
969                     // iteration. This information is used for time managment: When
970                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
971                     if (i > 0)
972                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
973
974                     // Print information to the standard output
975                     print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
976
977                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
978                     if (value > alpha)
979                         alpha = value;
980                 }
981                 else // MultiPV > 1
982                 {
983                     rml.sort_multipv(i);
984                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
985                     {
986                         cout << "info multipv " << j + 1
987                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
988                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
989                              << " time " << current_search_time()
990                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
991                              << " nps " << nps()
992                              << " pv ";
993
994                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
995                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
996
997                         cout << endl;
998                     }
999                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
1000                 }
1001             } // PV move or new best move
1002
1003             assert(alpha >= *alphaPtr);
1004
1005             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
1006
1007             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
1008                 StopOnPonderhit = false;
1009         }
1010
1011         // Can we exit fail low loop ?
1012         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
1013             break;
1014
1015         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1016         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
1017         researchCountFL++;
1018
1019     } // Fail low loop
1020
1021     // Sort the moves before to return
1022     rml.sort();
1023
1024     return alpha;
1025   }
1026
1027
1028   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1029
1030   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1031                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1032
1033     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1034     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1035     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1036     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1037
1038     Move movesSearched[256];
1039     EvalInfo ei;
1040     StateInfo st;
1041     const TTEntry* tte;
1042     Move ttMove, move;
1043     Depth ext, newDepth;
1044     Value bestValue, value, oldAlpha;
1045     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1046     bool mateThreat = false;
1047     int moveCount = 0;
1048     bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1049
1050     if (depth < OnePly)
1051         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1052
1053     // Step 1. Initialize node and poll
1054     // Polling can abort search.
1055     init_node(ss, ply, threadID);
1056
1057     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1058     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1059         return Value(0);
1060
1061     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1062         return VALUE_DRAW;
1063
1064     // Step 3. Mate distance pruning
1065     oldAlpha = alpha;
1066     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1067     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1068     if (alpha >= beta)
1069         return alpha;
1070
1071     // Step 4. Transposition table lookup
1072     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1073     // This is to avoid problems in the following areas:
1074     //
1075     // * Repetition draw detection
1076     // * Fifty move rule detection
1077     // * Searching for a mate
1078     // * Printing of full PV line
1079     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1080     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1081
1082     // Step 5. Evaluate the position statically
1083     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1084     isCheck = pos.is_check();
1085     if (!isCheck)
1086     {
1087         ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1088         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1089     }
1090
1091     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1092     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1093     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1094
1095     // Step 9. Internal iterative deepening
1096     if (   depth >= IIDDepthAtPVNodes
1097         && ttMove == MOVE_NONE)
1098     {
1099         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1100         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1101         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1102     }
1103
1104     // Initialize a MovePicker object for the current position
1105     mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1106     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1107     CheckInfo ci(pos);
1108
1109     // Step 10. Loop through moves
1110     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1111     while (   alpha < beta
1112            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1113            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1114     {
1115       assert(move_is_ok(move));
1116
1117       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1118       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1119       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1120
1121       // Step 11. Decide the new search depth
1122       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1123
1124       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1125       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1126       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1127       if (   depth >= SingularExtensionDepthAtPVNodes
1128           && tte
1129           && move == tte->move()
1130           && ext < OnePly
1131           && is_lower_bound(tte->type())
1132           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1133       {
1134           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1135
1136           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1137           {
1138               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingularExtensionMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1139
1140               if (excValue < ttValue - SingularExtensionMargin)
1141                   ext = OnePly;
1142           }
1143       }
1144
1145       newDepth = depth - OnePly + ext;
1146
1147       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1148       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1149
1150       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1151
1152       // Step 13. Make the move
1153       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1154
1155       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1156       // The first move in list is the expected PV
1157       if (moveCount == 1)
1158           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1159       else
1160       {
1161         // Step 14. Reduced search
1162         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1163         bool doFullDepthSearch = true;
1164
1165         if (    depth >= 3 * OnePly
1166             && !dangerous
1167             && !captureOrPromotion
1168             && !move_is_castle(move)
1169             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1170         {
1171             ss[ply].reduction = pv_reduction(depth, moveCount);
1172             if (ss[ply].reduction)
1173             {
1174                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1175                 doFullDepthSearch = (value > alpha);
1176             }
1177         }
1178
1179         // Step 15. Full depth search
1180         if (doFullDepthSearch)
1181         {
1182             ss[ply].reduction = Depth(0);
1183             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1184
1185             // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1186             if (value > alpha && value < beta)
1187                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1188         }
1189       }
1190
1191       // Step 16. Undo move
1192       pos.undo_move(move);
1193
1194       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1195
1196       // Step 17. Check for new best move
1197       if (value > bestValue)
1198       {
1199           bestValue = value;
1200           if (value > alpha)
1201           {
1202               alpha = value;
1203               update_pv(ss, ply);
1204               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1205                   ss[ply].mateKiller = move;
1206           }
1207       }
1208
1209       // Step 18. Check for split
1210       if (   TM.active_threads() > 1
1211           && bestValue < beta
1212           && depth >= MinimumSplitDepth
1213           && Iteration <= 99
1214           && TM.available_thread_exists(threadID)
1215           && !AbortSearch
1216           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1217           && TM.split(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue,
1218                       depth, mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, true))
1219           break;
1220     }
1221
1222     // Step 19. Check for mate and stalemate
1223     // All legal moves have been searched and if there were
1224     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1225     if (moveCount == 0)
1226         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1227
1228     // Step 20. Update tables
1229     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1230     // history counters, and killer moves.
1231     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1232         return bestValue;
1233
1234     if (bestValue <= oldAlpha)
1235         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1236
1237     else if (bestValue >= beta)
1238     {
1239         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1240         move = ss[ply].pv[ply];
1241         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1242         {
1243             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1244             update_killers(move, ss[ply]);
1245         }
1246         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1247     }
1248     else
1249         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1250
1251     return bestValue;
1252   }
1253
1254
1255   // search() is the search function for zero-width nodes.
1256
1257   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1258                int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1259
1260     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1261     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1262     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1263
1264     Move movesSearched[256];
1265     EvalInfo ei;
1266     StateInfo st;
1267     const TTEntry* tte;
1268     Move ttMove, move;
1269     Depth ext, newDepth;
1270     Value bestValue, refinedValue, nullValue, value, futilityValueScaled;
1271     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1272     bool mateThreat = false;
1273     int moveCount = 0;
1274     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1275
1276     if (depth < OnePly)
1277         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1278
1279     // Step 1. Initialize node and poll
1280     // Polling can abort search.
1281     init_node(ss, ply, threadID);
1282
1283     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1284     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1285         return Value(0);
1286
1287     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1288         return VALUE_DRAW;
1289
1290     // Step 3. Mate distance pruning
1291     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1292         return beta;
1293
1294     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1295         return beta - 1;
1296
1297     // Step 4. Transposition table lookup
1298
1299     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1300     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1301     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1302
1303     tte = TT.retrieve(posKey);
1304     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1305
1306     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1307     {
1308         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1309         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1310     }
1311
1312     // Step 5. Evaluate the position statically
1313     isCheck = pos.is_check();
1314
1315     if (!isCheck)
1316     {
1317         if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1318             ss[ply].eval = value_from_tt(tte->value(), ply);
1319         else
1320             ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1321
1322         refinedValue = refine_eval(tte, ss[ply].eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1323         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1324     }
1325
1326     // Step 6. Razoring
1327     if (    refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1328         &&  ttMove == MOVE_NONE
1329         &&  ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1330         &&  depth < RazorDepth
1331         && !isCheck
1332         && !value_is_mate(beta)
1333         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1334     {
1335         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1336         Value v = qsearch(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1337         if (v < rbeta)
1338             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1339             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1340             return v;
1341     }
1342
1343     // Step 7. Static null move pruning
1344     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1345     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1346     if (    allowNullmove
1347         &&  depth < RazorDepth
1348         && !isCheck
1349         && !value_is_mate(beta)
1350         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1351         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0))
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         // Null move dynamic reduction based on depth
1368         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1369
1370         // Null move dynamic reduction based on value
1371         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1372             R++;
1373
1374         pos.do_null_move(st);
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             // Do not return unproven mate scores
1383             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1384                 nullValue = beta;
1385
1386             if (depth < 6 * OnePly)
1387                 return nullValue;
1388
1389             // Do zugzwang verification search
1390             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1391             if (v >= beta)
1392                 return nullValue;
1393         } else {
1394             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1395             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1396             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1397             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1398             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1399             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1400             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1401                 mateThreat = true;
1402
1403             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1404             if (   depth < ThreatDepth
1405                 && ss[ply - 1].reduction
1406                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1407                 return beta - 1;
1408         }
1409     }
1410
1411     // Step 9. Internal iterative deepening
1412     if (   depth >= IIDDepthAtNonPVNodes
1413         && ttMove == MOVE_NONE
1414         && !isCheck
1415         && ss[ply].eval >= beta - IIDMargin)
1416     {
1417         search(pos, ss, beta, depth/2, ply, false, threadID);
1418         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1419         tte = TT.retrieve(posKey);
1420     }
1421
1422     // Initialize a MovePicker object for the current position
1423     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply], beta);
1424     CheckInfo ci(pos);
1425
1426     // Step 10. Loop through moves
1427     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1428     while (   bestValue < beta
1429            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1430            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1431     {
1432       assert(move_is_ok(move));
1433
1434       if (move == excludedMove)
1435           continue;
1436
1437       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1438       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1439       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1440
1441       // Step 11. Decide the new search depth
1442       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1443
1444       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1445       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1446       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1447       if (   depth >= SingularExtensionDepthAtNonPVNodes
1448           && tte
1449           && move == tte->move()
1450           && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1451           && ext < OnePly
1452           && is_lower_bound(tte->type())
1453           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1454       {
1455           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1456
1457           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1458           {
1459               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingularExtensionMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1460
1461               if (excValue < ttValue - SingularExtensionMargin)
1462                   ext = OnePly;
1463           }
1464       }
1465
1466       newDepth = depth - OnePly + ext;
1467
1468       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1469       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1470
1471       // Step 12. Futility pruning
1472       if (   !isCheck
1473           && !dangerous
1474           && !captureOrPromotion
1475           && !move_is_castle(move)
1476           &&  move != ttMove)
1477       {
1478           // Move count based pruning
1479           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1480               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1481               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1482               continue;
1483
1484           // Value based pruning
1485           Depth predictedDepth = newDepth - nonpv_reduction(depth, moveCount); // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly
1486           futilityValueScaled =  ss[ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1487                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move)) + 45;
1488
1489           if (futilityValueScaled < beta)
1490           {
1491               if (futilityValueScaled > bestValue)
1492                   bestValue = futilityValueScaled;
1493               continue;
1494           }
1495       }
1496
1497       // Step 13. Make the move
1498       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1499
1500       // Step 14. Reduced search, if the move fails high
1501       // will be re-searched at full depth.
1502       bool doFullDepthSearch = true;
1503
1504       if (    depth >= 3*OnePly
1505           && !dangerous
1506           && !captureOrPromotion
1507           && !move_is_castle(move)
1508           && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1509       {
1510           ss[ply].reduction = nonpv_reduction(depth, moveCount);
1511           if (ss[ply].reduction)
1512           {
1513               value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1514               doFullDepthSearch = (value >= beta);
1515           }
1516       }
1517
1518       // Step 15. Full depth search
1519       if (doFullDepthSearch)
1520       {
1521           ss[ply].reduction = Depth(0);
1522           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1523       }
1524
1525       // Step 16. Undo move
1526       pos.undo_move(move);
1527
1528       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1529
1530       // Step 17. Check for new best move
1531       if (value > bestValue)
1532       {
1533           bestValue = value;
1534           if (value >= beta)
1535               update_pv(ss, ply);
1536
1537           if (value == value_mate_in(ply + 1))
1538               ss[ply].mateKiller = move;
1539       }
1540
1541       // Step 18. Check for split
1542       if (   TM.active_threads() > 1
1543           && bestValue < beta
1544           && depth >= MinimumSplitDepth
1545           && Iteration <= 99
1546           && TM.available_thread_exists(threadID)
1547           && !AbortSearch
1548           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1549           && TM.split(pos, ss, ply, NULL, beta, &bestValue,
1550                       depth, mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, false))
1551           break;
1552     }
1553
1554     // Step 19. Check for mate and stalemate
1555     // All legal moves have been searched and if there are
1556     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1557     // If one move was excluded return fail low score.
1558     if (!moveCount)
1559         return excludedMove ? beta - 1 : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1560
1561     // Step 20. Update tables
1562     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1563     // history counters, and killer moves.
1564     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1565         return bestValue;
1566
1567     if (bestValue < beta)
1568         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1569     else
1570     {
1571         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1572         move = ss[ply].pv[ply];
1573         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1574         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1575         {
1576             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1577             update_killers(move, ss[ply]);
1578         }
1579
1580     }
1581
1582     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1583
1584     return bestValue;
1585   }
1586
1587
1588   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1589   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1590   // less than OnePly).
1591
1592   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1593                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1594
1595     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1596     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1597     assert(depth <= 0);
1598     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1599     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1600
1601     EvalInfo ei;
1602     StateInfo st;
1603     Move ttMove, move;
1604     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1605     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1606     const TTEntry* tte = NULL;
1607     int moveCount = 0;
1608     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1609     Value oldAlpha = alpha;
1610
1611     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1612     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1613     init_node(ss, ply, threadID);
1614
1615     // After init_node() that calls poll()
1616     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1617         return Value(0);
1618
1619     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1620         return VALUE_DRAW;
1621
1622     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1623     // pruning, but only for move ordering.
1624     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1625     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1626
1627     if (!pvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1628     {
1629         assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1630
1631         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1632         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1633     }
1634
1635     isCheck = pos.is_check();
1636
1637     // Evaluate the position statically
1638     if (isCheck)
1639         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1640     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1641         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1642     else
1643         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1644
1645     if (!isCheck)
1646     {
1647         ss[ply].eval = staticValue;
1648         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1649     }
1650
1651     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1652     // at least beta.
1653     bestValue = staticValue;
1654
1655     if (bestValue >= beta)
1656     {
1657         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1658         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] == 0)
1659             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1660
1661         return bestValue;
1662     }
1663
1664     if (bestValue > alpha)
1665         alpha = bestValue;
1666
1667     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1668     bool deepChecks = depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8;
1669
1670     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1671     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1672     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1673     // and we are near beta) will be generated.
1674     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1675     CheckInfo ci(pos);
1676     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1677     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.futilityMargin[pos.side_to_move()];
1678
1679     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1680     while (   alpha < beta
1681            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1682     {
1683       assert(move_is_ok(move));
1684
1685       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1686
1687       // Update current move
1688       moveCount++;
1689       ss[ply].currentMove = move;
1690
1691       // Futility pruning
1692       if (   enoughMaterial
1693           && !isCheck
1694           && !pvNode
1695           && !moveIsCheck
1696           &&  move != ttMove
1697           && !move_is_promotion(move)
1698           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1699       {
1700           futilityValue =  futilityBase
1701                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1702                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1703
1704           if (futilityValue < alpha)
1705           {
1706               if (futilityValue > bestValue)
1707                   bestValue = futilityValue;
1708               continue;
1709           }
1710       }
1711
1712       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1713       evasionPrunable =   isCheck
1714                        && bestValue != -VALUE_INFINITE
1715                        && !pos.move_is_capture(move)
1716                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1717                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1718
1719       // Don't search moves with negative SEE values
1720       if (   (!isCheck || evasionPrunable)
1721           && !pvNode
1722           &&  move != ttMove
1723           && !move_is_promotion(move)
1724           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1725           continue;
1726
1727       // Make and search the move
1728       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1729       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1730       pos.undo_move(move);
1731
1732       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1733
1734       // New best move?
1735       if (value > bestValue)
1736       {
1737           bestValue = value;
1738           if (value > alpha)
1739           {
1740               alpha = value;
1741               update_pv(ss, ply);
1742           }
1743        }
1744     }
1745
1746     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1747     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1748     if (!moveCount && isCheck) // Mate!
1749         return value_mated_in(ply);
1750
1751     // Update transposition table
1752     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1753     if (bestValue <= oldAlpha)
1754     {
1755         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1756         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1757         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1758         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1759     }
1760     else if (bestValue >= beta)
1761     {
1762         move = ss[ply].pv[ply];
1763         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1764
1765         // Update killers only for good checking moves
1766         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1767             update_killers(move, ss[ply]);
1768     }
1769     else
1770         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss[ply].pv[ply]);
1771
1772     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1773
1774     return bestValue;
1775   }
1776
1777
1778   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1779   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1780   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1781   // table, done a null move search, and searched the first move before
1782   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1783   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1784   // care of after we return from the split point.
1785
1786   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1787
1788     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1789     assert(TM.active_threads() > 1);
1790
1791     StateInfo st;
1792     Move move;
1793     Depth ext, newDepth;
1794     Value value, futilityValueScaled;
1795     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1796     int moveCount;
1797     value = -VALUE_INFINITE;
1798
1799     Position pos(*sp->pos);
1800     CheckInfo ci(pos);
1801     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1802     isCheck = pos.is_check();
1803
1804     // Step 10. Loop through moves
1805     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1806     lock_grab(&(sp->lock));
1807
1808     while (    sp->bestValue < sp->beta
1809            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1810            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1811     {
1812       moveCount = ++sp->moves;
1813       lock_release(&(sp->lock));
1814
1815       assert(move_is_ok(move));
1816
1817       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1818       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1819
1820       // Step 11. Decide the new search depth
1821       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1822       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1823
1824       // Update current move
1825       ss[sp->ply].currentMove = move;
1826
1827       // Step 12. Futility pruning
1828       if (   !isCheck
1829           && !dangerous
1830           && !captureOrPromotion
1831           && !move_is_castle(move))
1832       {
1833           // Move count based pruning
1834           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1835               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
1836               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1837           {
1838               lock_grab(&(sp->lock));
1839               continue;
1840           }
1841
1842           // Value based pruning
1843           Depth predictedDepth = newDepth - nonpv_reduction(sp->depth, moveCount);
1844           futilityValueScaled =  ss[sp->ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1845                                      + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move)) + 45;
1846
1847           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1848           {
1849               lock_grab(&(sp->lock));
1850
1851               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1852                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1853               continue;
1854           }
1855       }
1856
1857       // Step 13. Make the move
1858       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1859
1860       // Step 14. Reduced search
1861       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1862       bool doFullDepthSearch = true;
1863
1864       if (   !dangerous
1865           && !captureOrPromotion
1866           && !move_is_castle(move)
1867           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1868       {
1869           ss[sp->ply].reduction = nonpv_reduction(sp->depth, moveCount);
1870           if (ss[sp->ply].reduction)
1871           {
1872               value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1873               doFullDepthSearch = (value >= sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID));
1874           }
1875       }
1876
1877       // Step 15. Full depth search
1878       if (doFullDepthSearch)
1879       {
1880           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1881           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1882       }
1883
1884       // Step 16. Undo move
1885       pos.undo_move(move);
1886
1887       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1888
1889       // Step 17. Check for new best move
1890       lock_grab(&(sp->lock));
1891
1892       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1893       {
1894           sp->bestValue = value;
1895           if (sp->bestValue >= sp->beta)
1896           {
1897               sp->stopRequest = true;
1898               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1899           }
1900       }
1901     }
1902
1903     /* Here we have the lock still grabbed */
1904
1905     sp->slaves[threadID] = 0;
1906     sp->cpus--;
1907
1908     lock_release(&(sp->lock));
1909   }
1910
1911
1912   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1913   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1914   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1915   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1916   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1917   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
1918   // after we return from the split point.
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, sp->mateThreat, &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 =    FirstRootMove
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 =    FirstRootMove
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, bool mateThreat, 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->mateThreat = mateThreat;
2931     splitPoint->alpha = pvNode ? *alpha : beta - 1;
2932     splitPoint->beta = beta;
2933     splitPoint->pvNode = pvNode;
2934     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2935     splitPoint->master = master;
2936     splitPoint->mp = mp;
2937     splitPoint->moves = *moves;
2938     splitPoint->cpus = 1;
2939     splitPoint->pos = &p;
2940     splitPoint->parentSstack = sstck;
2941     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2942         splitPoint->slaves[i] = 0;
2943
2944     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2945     threads[master].activeSplitPoints++;
2946
2947     // If we are here it means we are not available
2948     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2949
2950     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2951     for (int i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2952         if (thread_is_available(i, master))
2953         {
2954             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2955             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2956             splitPoint->slaves[i] = 1;
2957             splitPoint->cpus++;
2958         }
2959
2960     assert(splitPoint->cpus > 1);
2961
2962     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2963     lock_release(&MPLock);
2964
2965     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2966     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2967     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2968         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2969         {
2970             memcpy(splitPoint->sstack[i] + ply - 1, sstck + ply - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2971
2972             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2973
2974             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2975         }
2976
2977     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2978     // which it will instantly launch a search, because its state is
2979     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2980     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2981     // loop when all threads have finished their work at this split point
2982     // (i.e. when splitPoint->cpus == 0).
2983     idle_loop(master, splitPoint);
2984
2985     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2986     // finished. Update alpha, beta and bestValue, and return.
2987     lock_grab(&MPLock);
2988
2989     if (pvNode)
2990         *alpha = splitPoint->alpha;
2991
2992     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2993     threads[master].activeSplitPoints--;
2994     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2995
2996     lock_release(&MPLock);
2997     return true;
2998   }
2999
3000
3001   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
3002   // to start a new search from the root.
3003
3004   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
3005
3006     assert(AllThreadsShouldSleep);
3007     assert(ActiveThreads > 0);
3008
3009     AllThreadsShouldSleep = false;
3010
3011     if (ActiveThreads == 1)
3012         return;
3013
3014 #if !defined(_MSC_VER)
3015     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
3016     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
3017     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
3018 #else
3019     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
3020         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
3021 #endif
3022
3023   }
3024
3025
3026   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
3027   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
3028   // finished the job and should be idle.
3029
3030   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
3031
3032     assert(!AllThreadsShouldSleep);
3033
3034     // This makes the threads to go to sleep
3035     AllThreadsShouldSleep = true;
3036   }
3037
3038   /// The RootMoveList class
3039
3040   // RootMoveList c'tor
3041
3042   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
3043
3044     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
3045     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
3046     StateInfo st;
3047     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
3048
3049     // Generate all legal moves
3050     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
3051
3052     // Add each move to the moves[] array
3053     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
3054     {
3055         bool includeMove = includeAllMoves;
3056
3057         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
3058             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
3059
3060         if (!includeMove)
3061             continue;
3062
3063         // Find a quick score for the move
3064         init_ss_array(ss);
3065         pos.do_move(cur->move, st);
3066         moves[count].move = cur->move;
3067         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
3068         moves[count].pv[0] = cur->move;
3069         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
3070         pos.undo_move(cur->move);
3071         count++;
3072     }
3073     sort();
3074   }
3075
3076
3077   // RootMoveList simple methods definitions
3078
3079   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
3080
3081     moves[moveNum].nodes = nodes;
3082     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
3083   }
3084
3085   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
3086
3087     moves[moveNum].ourBeta = our;
3088     moves[moveNum].theirBeta = their;
3089   }
3090
3091   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
3092
3093     int j;
3094
3095     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
3096         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
3097
3098     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
3099   }
3100
3101
3102   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
3103   // iteration.
3104
3105   void RootMoveList::sort() {
3106
3107     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
3108   }
3109
3110
3111   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
3112   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
3113   // correctly in MultiPV mode.
3114
3115   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
3116
3117     int i,j;
3118
3119     for (i = 1; i <= n; i++)
3120     {
3121         RootMove rm = moves[i];
3122         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
3123             moves[j] = moves[j - 1];
3124
3125         moves[j] = rm;
3126     }
3127   }
3128
3129 } // namspace