Retire update_pv() and sp_update_pv()
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45 using std::cout;
46 using std::endl;
47
48 ////
49 //// Local definitions
50 ////
51
52 namespace {
53
54   /// Types
55   enum NodeType { NonPV, PV };
56
57   // Set to true to force running with one thread.
58   // Used for debugging SMP code.
59   const bool FakeSplit = false;
60
61   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
62   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
63   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
64   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
65
66   class ThreadsManager {
67     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
68        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
69        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
70     */
71   public:
72     void init_threads();
73     void exit_threads();
74
75     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
76     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
77     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
78     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
79
80     void resetNodeCounters();
81     void resetBetaCounters();
82     int64_t nodes_searched() const;
83     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
84     bool available_thread_exists(int master) const;
85     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
86     bool thread_should_stop(int threadID) const;
87     void wake_sleeping_threads();
88     void put_threads_to_sleep();
89     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
90
91     template <bool Fake>
92     void split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
93                Depth depth, bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode);
94
95   private:
96     friend void poll();
97
98     int ActiveThreads;
99     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
100     Thread threads[MAX_THREADS];
101     SplitPoint SplitPointStack[MAX_THREADS][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
102
103     Lock MPLock, WaitLock;
104
105 #if !defined(_MSC_VER)
106     pthread_cond_t WaitCond;
107 #else
108     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
109 #endif
110
111   };
112
113
114   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
115   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
116   // in the case of moves which fail low).
117
118   struct RootMove {
119
120     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
121
122     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
123     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
124     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
125     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
126     bool operator<(const RootMove& m) const {
127
128         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
129     }
130
131     Move move;
132     Value score;
133     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
134     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
135   };
136
137
138   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
139   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
140
141   class RootMoveList {
142
143   public:
144     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
145
146     int move_count() const { return count; }
147     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
148     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
149     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
150     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
151     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
152
153     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
154     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
155     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
156     void sort();
157     void sort_multipv(int n);
158
159   private:
160     static const int MaxRootMoves = 500;
161     RootMove moves[MaxRootMoves];
162     int count;
163   };
164
165
166   /// Adjustments
167
168   // Step 6. Razoring
169
170   // Maximum depth for razoring
171   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
172
173   // Dynamic razoring margin based on depth
174   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
175
176   // Step 8. Null move search with verification search
177
178   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
179   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
180   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
181
182   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
183   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
184
185   // Step 9. Internal iterative deepening
186
187   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
188   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 5 * OnePly /* PV */};
189
190   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
191   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
192   const Value IIDMargin = Value(0x100);
193
194   // Step 11. Decide the new search depth
195
196   // Extensions. Configurable UCI options
197   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
198   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
199   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
200
201   // Minimum depth for use of singular extension
202   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 6 * OnePly /* PV */};
203
204   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
205   // remaining ones we will extend it.
206   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
207
208   // Step 12. Futility pruning
209
210   // Futility margin for quiescence search
211   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
212
213   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
214   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
215   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
216
217   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 0)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
218   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
219
220   // Step 14. Reduced search
221
222   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
223   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
224
225   template <NodeType PV>
226   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
227
228   // Common adjustments
229
230   // Search depth at iteration 1
231   const Depth InitialDepth = OnePly;
232
233   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
234   // better than the second best move.
235   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
236
237   // Last seconds noise filtering (LSN)
238   const bool UseLSNFiltering = false;
239   const int LSNTime = 100; // In milliseconds
240   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
241   bool loseOnTime = false;
242
243
244   /// Global variables
245
246   // Iteration counter
247   int Iteration;
248
249   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
250   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
251   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
252
253   // Search window management
254   int AspirationDelta;
255
256   // MultiPV mode
257   int MultiPV;
258
259   // Time managment variables
260   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
261   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
262   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
263   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
264
265   // Log file
266   bool UseLogFile;
267   std::ofstream LogFile;
268
269   // Multi-threads related variables
270   Depth MinimumSplitDepth;
271   int MaxThreadsPerSplitPoint;
272   ThreadsManager TM;
273
274   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
275   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
276   int NodesSincePoll;
277   int NodesBetweenPolls = 30000;
278
279   // History table
280   History H;
281
282   /// Local functions
283
284   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
285   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
286
287   template <NodeType PvNode>
288   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
289
290   template <NodeType PvNode>
291   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
292
293   template <NodeType PvNode>
294   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
295
296   template <NodeType PvNode>
297   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
298
299   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
300   bool value_is_mate(Value value);
301   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss);
302   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
303   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
304   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
305   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
306   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
307   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
308
309   int current_search_time();
310   int nps();
311   void poll();
312   void ponderhit();
313   void wait_for_stop_or_ponderhit();
314   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
315   void print_pv_info(const Position& pos, Move* ss, Value alpha, Value beta, Value value);
316
317 #if !defined(_MSC_VER)
318   void *init_thread(void *threadID);
319 #else
320   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
321 #endif
322
323 }
324
325
326 ////
327 //// Functions
328 ////
329
330 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
331 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
332
333 void init_threads() { TM.init_threads(); }
334 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
335 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
336
337
338 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
339
340 void init_search() {
341
342   int d;  // depth (OnePly == 2)
343   int hd; // half depth (OnePly == 1)
344   int mc; // moveCount
345
346   // Init reductions array
347   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
348   {
349       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
350       double nonPVRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 1.5;
351       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
352       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
353   }
354
355   // Init futility margins array
356   for (d = 0; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
357       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = 112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45;
358
359   // Init futility move count array
360   for (d = 0; d < 32; d++)
361       FutilityMoveCountArray[d] = 3 + (1 << (3 * d / 8));
362 }
363
364
365 // SearchStack::init() initializes a search stack entry.
366 // Called at the beginning of search() when starting to examine a new node.
367 void SearchStack::init() {
368
369   currentMove = threatMove = bestMove = MOVE_NONE;
370   reduction = Depth(0);
371   eval = VALUE_NONE;
372 }
373
374 // SearchStack::initKillers() initializes killers for a search stack entry
375 void SearchStack::initKillers() {
376
377   mateKiller = MOVE_NONE;
378   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
379       killers[i] = MOVE_NONE;
380 }
381
382
383 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
384 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
385
386 int perft(Position& pos, Depth depth)
387 {
388     StateInfo st;
389     Move move;
390     int sum = 0;
391     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
392
393     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
394     // the moves, just to count them.
395     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
396     {
397         while (mp.get_next_move()) sum++;
398         return sum;
399     }
400
401     // Loop through all legal moves
402     CheckInfo ci(pos);
403     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
404     {
405         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
406         sum += perft(pos, depth - OnePly);
407         pos.undo_move(move);
408     }
409     return sum;
410 }
411
412
413 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
414 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
415 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
416 /// when a quit command is received during the search.
417
418 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
419            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
420            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
421
422   // Initialize global search variables
423   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
424   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
425   NodesSincePoll = 0;
426   TM.resetNodeCounters();
427   SearchStartTime = get_system_time();
428   ExactMaxTime = maxTime;
429   MaxDepth = maxDepth;
430   MaxNodes = maxNodes;
431   InfiniteSearch = infinite;
432   PonderSearch = ponder;
433   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
434
435   // Look for a book move, only during games, not tests
436   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
437   {
438       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
439           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
440
441       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
442       if (bookMove != MOVE_NONE)
443       {
444           if (PonderSearch)
445               wait_for_stop_or_ponderhit();
446
447           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
448           return true;
449       }
450   }
451
452   // Reset loseOnTime flag at the beginning of a new game
453   if (button_was_pressed("New Game"))
454       loseOnTime = false;
455
456   // Read UCI option values
457   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
458   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
459       TT.clear();
460
461   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
462   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
463   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
464   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
465   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
466   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
467   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
468   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
469   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
470   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
471   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
472   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
473
474   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
475   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
476   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
477   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
478   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
479
480   if (UseLogFile)
481       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
482
483   read_weights(pos.side_to_move());
484
485   // Set the number of active threads
486   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
487   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
488   {
489       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
490       init_eval(TM.active_threads());
491   }
492
493   // Wake up sleeping threads
494   TM.wake_sleeping_threads();
495
496   // Set thinking time
497   int myTime = time[side_to_move];
498   int myIncrement = increment[side_to_move];
499   if (UseTimeManagement)
500   {
501       if (!movesToGo) // Sudden death time control
502       {
503           if (myIncrement)
504           {
505               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
506               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
507           }
508           else // Blitz game without increment
509           {
510               MaxSearchTime = myTime / 30;
511               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
512           }
513       }
514       else // (x moves) / (y minutes)
515       {
516           if (movesToGo == 1)
517           {
518               MaxSearchTime = myTime / 2;
519               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
520           }
521           else
522           {
523               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
524               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
525           }
526       }
527
528       if (get_option_value_bool("Ponder"))
529       {
530           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
531           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
532       }
533   }
534
535   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
536   // heavy time pressure.
537   if (MaxNodes)
538       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
539   else if (myTime && myTime < 1000)
540       NodesBetweenPolls = 1000;
541   else if (myTime && myTime < 5000)
542       NodesBetweenPolls = 5000;
543   else
544       NodesBetweenPolls = 30000;
545
546   // Write search information to log file
547   if (UseLogFile)
548       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
549               << "infinite: "  << infinite
550               << " ponder: "   << ponder
551               << " time: "     << myTime
552               << " increment: " << myIncrement
553               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
554
555   // LSN filtering. Used only for developing purposes, disabled by default
556   if (   UseLSNFiltering
557       && loseOnTime)
558   {
559       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
560        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
561            /* wait here */;
562   }
563
564   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
565   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
566
567   if (UseLSNFiltering)
568   {
569       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
570       // decide to lose on time.
571       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
572           && myTime < LSNTime
573           && myIncrement == 0
574           && movesToGo == 0
575           && v < -LSNValue)
576       {
577           loseOnTime = true;
578       }
579       else if (loseOnTime)
580       {
581           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
582           loseOnTime = false;
583       }
584   }
585
586   if (UseLogFile)
587       LogFile.close();
588
589   TM.put_threads_to_sleep();
590
591   return !Quit;
592 }
593
594
595 namespace {
596
597   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
598   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
599   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
600   // reached.
601
602   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
603
604     Position p(pos, pos.thread());
605     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
606     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
607     Move EasyMove = MOVE_NONE;
608     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
609
610     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
611     RootMoveList rml(p, searchMoves);
612
613     // Handle special case of searching on a mate/stale position
614     if (rml.move_count() == 0)
615     {
616         if (PonderSearch)
617             wait_for_stop_or_ponderhit();
618
619         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
620     }
621
622     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
623     // so to output information also for iteration 1.
624     cout << "info depth " << 1
625          << "\ninfo depth " << 1
626          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
627          << " time " << current_search_time()
628          << " nodes " << TM.nodes_searched()
629          << " nps " << nps()
630          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
631
632     // Initialize
633     TT.new_search();
634     H.clear();
635     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
636     pv[0] = pv[1] = MOVE_NONE;
637     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
638     Iteration = 1;
639
640     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
641     if (   rml.move_count() == 1
642         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
643         EasyMove = rml.get_move(0);
644
645     // Iterative deepening loop
646     while (Iteration < PLY_MAX)
647     {
648         // Initialize iteration
649         Iteration++;
650         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
651
652         cout << "info depth " << Iteration << endl;
653
654         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
655         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
656         {
657             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
658             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
659
660             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
661             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
662
663             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
664             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
665         }
666
667         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
668         value = root_search(p, ss, pv, rml, &alpha, &beta);
669
670         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
671         // been overwritten during the search.
672         TT.insert_pv(p, pv);
673
674         if (AbortSearch)
675             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
676
677         //Save info about search result
678         ValueByIteration[Iteration] = value;
679
680         // Drop the easy move if differs from the new best move
681         if (pv[0] != EasyMove)
682             EasyMove = MOVE_NONE;
683
684         if (UseTimeManagement)
685         {
686             // Time to stop?
687             bool stopSearch = false;
688
689             // Stop search early if there is only a single legal move,
690             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
691             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
692                 stopSearch = true;
693
694             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
695             if (  Iteration >= 6
696                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
697                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
698                 stopSearch = true;
699
700             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
701             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
702             if (   Iteration >= 8
703                 && EasyMove == pv[0]
704                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
705                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
706                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
707                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
708                 stopSearch = true;
709
710             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
711             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
712                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
713                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
714
715             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
716             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
717             // move at the next iteration anyway.
718             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
719                 stopSearch = true;
720
721             if (stopSearch)
722             {
723                 if (PonderSearch)
724                     StopOnPonderhit = true;
725                 else
726                     break;
727             }
728         }
729
730         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
731             break;
732     }
733
734     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
735     // best move before we are told to do so.
736     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
737         wait_for_stop_or_ponderhit();
738     else
739         // Print final search statistics
740         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
741              << " nps " << nps()
742              << " time " << current_search_time()
743              << " hashfull " << TT.full() << endl;
744
745     // Print the best move and the ponder move to the standard output
746     if (pv[0] == MOVE_NONE)
747     {
748         pv[0] = rml.get_move(0);
749         pv[1] = MOVE_NONE;
750     }
751
752     assert(pv[0] != MOVE_NONE);
753
754     cout << "bestmove " << pv[0];
755
756     if (pv[1] != MOVE_NONE)
757         cout << " ponder " << pv[1];
758
759     cout << endl;
760
761     if (UseLogFile)
762     {
763         if (dbg_show_mean)
764             dbg_print_mean(LogFile);
765
766         if (dbg_show_hit_rate)
767             dbg_print_hit_rate(LogFile);
768
769         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
770                 << "\nNodes/second: " << nps()
771                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, pv[0]);
772
773         StateInfo st;
774         p.do_move(pv[0], st);
775         LogFile << "\nPonder move: "
776                 << move_to_san(p, pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
777                 << endl;
778     }
779     return rml.get_move_score(0);
780   }
781
782
783   // root_search() is the function which searches the root node. It is
784   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
785   // scheme, prints some information to the standard output and handles
786   // the fail low/high loops.
787
788   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
789
790     EvalInfo ei;
791     StateInfo st;
792     CheckInfo ci(pos);
793     int64_t nodes;
794     Move move;
795     Depth depth, ext, newDepth;
796     Value value, alpha, beta;
797     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
798     int researchCountFH, researchCountFL;
799
800     researchCountFH = researchCountFL = 0;
801     alpha = *alphaPtr;
802     beta = *betaPtr;
803     isCheck = pos.is_check();
804
805     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, init_ss_array() has already initialized root node)
806     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
807     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
808     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
809
810     // Step 5. Evaluate the position statically
811     // At root we do this only to get reference value for child nodes
812     if (!isCheck)
813         ss->eval = evaluate(pos, ei);
814
815     // Step 6. Razoring (omitted at root)
816     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
817     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
818     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
819
820     // Step extra. Fail low loop
821     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
822     // with bigger window until we are not failing low anymore.
823     while (1)
824     {
825         // Sort the moves before to (re)search
826         rml.sort();
827
828         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
829         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
830         {
831             // This is used by time management
832             FirstRootMove = (i == 0);
833
834             // Save the current node count before the move is searched
835             nodes = TM.nodes_searched();
836
837             // Reset beta cut-off counters
838             TM.resetBetaCounters();
839
840             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
841             // the standard output.
842             move = ss->currentMove = rml.get_move(i);
843
844             if (current_search_time() >= 1000)
845                 cout << "info currmove " << move
846                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
847
848             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
849             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
850
851             // Step 11. Decide the new search depth
852             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
853             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
854             newDepth = depth + ext;
855
856             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
857
858             // Step extra. Fail high loop
859             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
860             // high anymore.
861             value = - VALUE_INFINITE;
862
863             while (1)
864             {
865                 // Step 13. Make the move
866                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
867
868                 // Step extra. pv search
869                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
870                 // and for fail high research (value > alpha)
871                 if (i < MultiPV || value > alpha)
872                 {
873                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
874                     if (MultiPV > 1)
875                         alpha = -VALUE_INFINITE;
876
877                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
878                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
879                 }
880                 else
881                 {
882                     // Step 14. Reduced search
883                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
884                     bool doFullDepthSearch = true;
885
886                     if (    depth >= 3 * OnePly
887                         && !dangerous
888                         && !captureOrPromotion
889                         && !move_is_castle(move))
890                     {
891                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
892                         if (ss->reduction)
893                         {
894                             assert(newDepth-ss->reduction >= OnePly);
895
896                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
897                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
898                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
899                         }
900
901                         // The move failed high, but if reduction is very big we could
902                         // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
903                         // if the move fails high again then go with full depth search.
904                         if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
905                         {
906                             assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
907
908                             ss->reduction = OnePly;
909                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
910                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
911                         }
912                         ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
913                     }
914
915                     // Step 15. Full depth search
916                     if (doFullDepthSearch)
917                     {
918                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
919                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
920
921                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
922                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
923                         if (value > alpha)
924                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
925                     }
926                 }
927
928                 // Step 16. Undo move
929                 pos.undo_move(move);
930
931                 // Can we exit fail high loop ?
932                 if (AbortSearch || value < beta)
933                     break;
934
935                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
936                 // the score before research in case we run out of time while researching.
937                 rml.set_move_score(i, value);
938                 ss->bestMove = move;
939                 TT.extract_pv(pos, move, pv, PLY_MAX);
940                 rml.set_move_pv(i, pv);
941
942                 // Print information to the standard output
943                 print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
944
945                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
946                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
947                 researchCountFH++;
948
949             } // End of fail high loop
950
951             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
952             // was aborted because the user interrupted the search or because we
953             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
954             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
955             // move and/or PV.
956             if (AbortSearch)
957                 break;
958
959             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
960             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
961             int64_t our, their;
962             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
963             rml.set_beta_counters(i, our, their);
964             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
965
966             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
967             assert(value < beta);
968
969             // Step 17. Check for new best move
970             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
971                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
972             else
973             {
974                 // PV move or new best move!
975
976                 // Update PV
977                 rml.set_move_score(i, value);
978                 ss->bestMove = move;
979                 TT.extract_pv(pos, move, pv, PLY_MAX);
980                 rml.set_move_pv(i, pv);
981
982                 if (MultiPV == 1)
983                 {
984                     // We record how often the best move has been changed in each
985                     // iteration. This information is used for time managment: When
986                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
987                     if (i > 0)
988                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
989
990                     // Print information to the standard output
991                     print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
992
993                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
994                     if (value > alpha)
995                         alpha = value;
996                 }
997                 else // MultiPV > 1
998                 {
999                     rml.sort_multipv(i);
1000                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
1001                     {
1002                         cout << "info multipv " << j + 1
1003                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
1004                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
1005                              << " time " << current_search_time()
1006                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
1007                              << " nps " << nps()
1008                              << " pv ";
1009
1010                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
1011                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1012
1013                         cout << endl;
1014                     }
1015                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
1016                 }
1017             } // PV move or new best move
1018
1019             assert(alpha >= *alphaPtr);
1020
1021             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
1022
1023             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
1024                 StopOnPonderhit = false;
1025         }
1026
1027         // Can we exit fail low loop ?
1028         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
1029             break;
1030
1031         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1032         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
1033         researchCountFL++;
1034
1035     } // Fail low loop
1036
1037     // Sort the moves before to return
1038     rml.sort();
1039
1040     return alpha;
1041   }
1042
1043
1044   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
1045
1046   template <NodeType PvNode>
1047   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1048
1049     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1050     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1051     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1052     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1053     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1054
1055     Move movesSearched[256];
1056     EvalInfo ei;
1057     StateInfo st;
1058     const TTEntry* tte;
1059     Key posKey;
1060     Move ttMove, move, excludedMove;
1061     Depth ext, newDepth;
1062     Value bestValue, value, oldAlpha;
1063     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
1064     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1065     bool mateThreat = false;
1066     int moveCount = 0;
1067     int threadID = pos.thread();
1068     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1069     oldAlpha = alpha;
1070
1071     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
1072     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1073     ss->init();
1074     (ss+2)->initKillers();
1075
1076     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
1077     {
1078         NodesSincePoll = 0;
1079         poll();
1080     }
1081
1082     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1083     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1084         return Value(0);
1085
1086     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1087         return VALUE_DRAW;
1088
1089     // Step 3. Mate distance pruning
1090     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1091     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1092     if (alpha >= beta)
1093         return alpha;
1094
1095     // Step 4. Transposition table lookup
1096
1097     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1098     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1099     excludedMove = ss->excludedMove;
1100     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1101
1102     tte = TT.retrieve(posKey);
1103     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1104
1105     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1106     // This is to avoid problems in the following areas:
1107     //
1108     // * Repetition draw detection
1109     // * Fifty move rule detection
1110     // * Searching for a mate
1111     // * Printing of full PV line
1112
1113     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1114     {
1115         // Refresh tte entry to avoid aging
1116         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->king_danger());
1117
1118         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1119         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1120     }
1121
1122     // Step 5. Evaluate the position statically
1123     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1124     isCheck = pos.is_check();
1125     if (!isCheck)
1126     {
1127         if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1128         {
1129             ss->eval = tte->static_value();
1130             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1131         }
1132         else
1133             ss->eval = evaluate(pos, ei);
1134
1135         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1136         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1137     }
1138
1139     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1140     if (   !PvNode
1141         &&  depth < RazorDepth
1142         && !isCheck
1143         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1144         &&  ttMove == MOVE_NONE
1145         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1146         && !value_is_mate(beta)
1147         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1148     {
1149         // Pass ss->eval to qsearch() and avoid an evaluate call
1150         if (!tte || tte->static_value() == VALUE_NONE)
1151             TT.store(posKey, ss->eval, VALUE_TYPE_EXACT, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1152
1153         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1154         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply);
1155         if (v < rbeta)
1156             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1157             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1158             return v;
1159     }
1160
1161     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1162     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1163     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1164     if (   !PvNode
1165         && !ss->skipNullMove
1166         &&  depth < RazorDepth
1167         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1168         && !isCheck
1169         && !value_is_mate(beta)
1170         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1171         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1172
1173     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1174     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1175     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1176     // NullMoveMargin under beta.
1177     if (   !PvNode
1178         && !ss->skipNullMove
1179         &&  depth > OnePly
1180         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0)
1181         && !isCheck
1182         && !value_is_mate(beta)
1183         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1184     {
1185         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1186
1187         // Null move dynamic reduction based on depth
1188         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1189
1190         // Null move dynamic reduction based on value
1191         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1192             R++;
1193
1194         pos.do_null_move(st);
1195         (ss+1)->skipNullMove = true;
1196
1197         nullValue = depth-R*OnePly < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1198                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, ply+1);
1199         (ss+1)->skipNullMove = false;
1200         pos.undo_null_move();
1201
1202         if (nullValue >= beta)
1203         {
1204             // Do not return unproven mate scores
1205             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1206                 nullValue = beta;
1207
1208             // Do zugzwang verification search at high depths
1209             if (depth < 6 * OnePly)
1210                 return nullValue;
1211
1212             ss->skipNullMove = true;
1213             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-5*OnePly, ply);
1214             ss->skipNullMove = false;
1215
1216             if (v >= beta)
1217                 return nullValue;
1218         }
1219         else
1220         {
1221             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1222             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1223             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1224             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1225             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1226             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1227             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1228                 mateThreat = true;
1229
1230             ss->threatMove = (ss+1)->currentMove;
1231             if (   depth < ThreatDepth
1232                 && (ss-1)->reduction
1233                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, ss->threatMove))
1234                 return beta - 1;
1235         }
1236     }
1237
1238     // Step 9. Internal iterative deepening
1239     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1240         &&  ttMove == MOVE_NONE
1241         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1242     {
1243         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1244
1245         ss->skipNullMove = true;
1246         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1247         ss->skipNullMove = false;
1248
1249         ttMove = ss->bestMove;
1250         tte = TT.retrieve(posKey);
1251     }
1252
1253     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1254     if (PvNode)
1255         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1256
1257     // Initialize a MovePicker object for the current position
1258     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1259     CheckInfo ci(pos);
1260     bool singularExtensionNode =   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1261                                 && tte && tte->move()
1262                                 && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1263                                 && is_lower_bound(tte->type())
1264                                 && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly;
1265
1266     // Step 10. Loop through moves
1267     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1268     while (   bestValue < beta
1269            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1270            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1271     {
1272       assert(move_is_ok(move));
1273
1274       if (move == excludedMove)
1275           continue;
1276
1277       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1278       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1279       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1280
1281       // Step 11. Decide the new search depth
1282       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1283
1284       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1285       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1286       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1287       if (   singularExtensionNode
1288           && move == tte->move()
1289           && ext < OnePly)
1290       {
1291           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1292
1293           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1294           {
1295               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1296               ss->excludedMove = move;
1297               ss->skipNullMove = true;
1298               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1299               ss->skipNullMove = false;
1300               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1301               if (v < ttValue - SingularExtensionMargin)
1302                   ext = OnePly;
1303           }
1304       }
1305
1306       newDepth = depth - OnePly + ext;
1307
1308       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1309       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1310
1311       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1312       if (   !PvNode
1313           && !captureOrPromotion
1314           && !isCheck
1315           && !dangerous
1316           &&  move != ttMove
1317           && !move_is_castle(move))
1318       {
1319           // Move count based pruning
1320           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1321               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1322               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1323               continue;
1324
1325           // Value based pruning
1326           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly for predicted depth,
1327           // but fixing this made program slightly weaker.
1328           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1329           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1330                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1331
1332           if (futilityValueScaled < beta)
1333           {
1334               if (futilityValueScaled > bestValue)
1335                   bestValue = futilityValueScaled;
1336               continue;
1337           }
1338       }
1339
1340       // Step 13. Make the move
1341       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1342
1343       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1344       // The first move in list is the expected PV
1345       if (PvNode && moveCount == 1)
1346           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1347                                     : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1348       else
1349       {
1350           // Step 14. Reduced depth search
1351           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1352           bool doFullDepthSearch = true;
1353
1354           if (    depth >= 3 * OnePly
1355               && !captureOrPromotion
1356               && !dangerous
1357               && !move_is_castle(move)
1358               && !move_is_killer(move, ss))
1359           {
1360               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1361               if (ss->reduction)
1362               {
1363                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1364                   value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1365                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1366
1367                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1368               }
1369
1370               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1371               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1372               // if the move fails high again then go with full depth search.
1373               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1374               {
1375                   assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1376
1377                   ss->reduction = OnePly;
1378                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, ply+1);
1379                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1380               }
1381               ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1382           }
1383
1384           // Step 15. Full depth search
1385           if (doFullDepthSearch)
1386           {
1387               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1388                                         : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1389
1390               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1391               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1392               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1393               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1394                   value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1395                                             : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1396           }
1397       }
1398
1399       // Step 16. Undo move
1400       pos.undo_move(move);
1401
1402       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1403
1404       // Step 17. Check for new best move
1405       if (value > bestValue)
1406       {
1407           bestValue = value;
1408           if (value > alpha)
1409           {
1410               if (PvNode && value < beta) // This guarantees that always: alpha < beta
1411                   alpha = value;
1412
1413               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1414                   ss->mateKiller = move;
1415
1416               ss->bestMove = move;
1417           }
1418       }
1419
1420       // Step 18. Check for split
1421       if (   depth >= MinimumSplitDepth
1422           && TM.active_threads() > 1
1423           && bestValue < beta
1424           && TM.available_thread_exists(threadID)
1425           && !AbortSearch
1426           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1427           && Iteration <= 99)
1428           TM.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1429                               mateThreat, &moveCount, &mp, PvNode);
1430     }
1431
1432     // Step 19. Check for mate and stalemate
1433     // All legal moves have been searched and if there are
1434     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1435     // If one move was excluded return fail low score.
1436     if (!moveCount)
1437         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1438
1439     // Step 20. Update tables
1440     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1441     // history counters, and killer moves.
1442     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1443         return bestValue;
1444
1445     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1446     move = (bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove);
1447     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), f, depth, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1448
1449     // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1450     if (bestValue >= beta)
1451     {
1452         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1453         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1454         {
1455             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1456             update_killers(move, ss);
1457         }
1458     }
1459
1460     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1461
1462     return bestValue;
1463   }
1464
1465
1466   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1467   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1468   // less than OnePly).
1469
1470   template <NodeType PvNode>
1471   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1472
1473     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1474     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1475     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1476     assert(depth <= 0);
1477     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1478     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1479
1480     EvalInfo ei;
1481     StateInfo st;
1482     Move ttMove, move;
1483     Value bestValue, value, futilityValue, futilityBase;
1484     bool isCheck, deepChecks, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1485     const TTEntry* tte;
1486     Value oldAlpha = alpha;
1487
1488     TM.incrementNodeCounter(pos.thread());
1489     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1490     ss->eval = VALUE_NONE;
1491
1492     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1493     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1494         return VALUE_DRAW;
1495
1496     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1497     // pruning, but only for move ordering.
1498     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1499     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1500
1501     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1502     {
1503         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1504         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1505     }
1506
1507     isCheck = pos.is_check();
1508
1509     // Evaluate the position statically
1510     if (isCheck)
1511     {
1512         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1513         deepChecks = enoughMaterial = false;
1514     }
1515     else
1516     {
1517         if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1518         {
1519             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1520             bestValue = tte->static_value();
1521         }
1522         else
1523             bestValue = evaluate(pos, ei);
1524
1525         ss->eval = bestValue;
1526         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1527
1528         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1529         if (bestValue >= beta)
1530         {
1531             if (!tte)
1532                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1533
1534             return bestValue;
1535         }
1536
1537         if (PvNode && bestValue > alpha)
1538             alpha = bestValue;
1539
1540         // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1541         deepChecks = (depth == -OnePly && bestValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1542
1543         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1544         futilityBase = bestValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1545         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1546     }
1547
1548     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1549     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1550     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1551     // and we are near beta) will be generated.
1552     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1553     CheckInfo ci(pos);
1554
1555     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1556     while (   alpha < beta
1557            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1558     {
1559       assert(move_is_ok(move));
1560
1561       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1562
1563       // Futility pruning
1564       if (   !PvNode
1565           && !isCheck
1566           && !moveIsCheck
1567           &&  move != ttMove
1568           &&  enoughMaterial
1569           && !move_is_promotion(move)
1570           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1571       {
1572           futilityValue =  futilityBase
1573                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1574                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1575
1576           if (futilityValue < alpha)
1577           {
1578               if (futilityValue > bestValue)
1579                   bestValue = futilityValue;
1580               continue;
1581           }
1582       }
1583
1584       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1585       evasionPrunable =   isCheck
1586                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1587                        && !pos.move_is_capture(move)
1588                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1589                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1590
1591       // Don't search moves with negative SEE values
1592       if (   !PvNode
1593           && (!isCheck || evasionPrunable)
1594           &&  move != ttMove
1595           && !move_is_promotion(move)
1596           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1597           continue;
1598
1599       // Update current move
1600       ss->currentMove = move;
1601
1602       // Make and search the move
1603       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1604       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1);
1605       pos.undo_move(move);
1606
1607       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1608
1609       // New best move?
1610       if (value > bestValue)
1611       {
1612           bestValue = value;
1613           if (value > alpha)
1614           {
1615               alpha = value;
1616               ss->bestMove = move;
1617           }
1618        }
1619     }
1620
1621     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1622     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1623     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1624         return value_mated_in(ply);
1625
1626     // Update transposition table
1627     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1628     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1629     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), f, d, ss->bestMove, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1630
1631     // Update killers only for checking moves that fails high
1632     if (    bestValue >= beta
1633         && !pos.move_is_capture_or_promotion(ss->bestMove))
1634         update_killers(ss->bestMove, ss);
1635
1636     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1637
1638     return bestValue;
1639   }
1640
1641
1642   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1643   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1644   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1645   // table, done a null move search, and searched the first move before
1646   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1647   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1648   // care of after we return from the split point.
1649
1650   template <NodeType PvNode>
1651   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1652
1653     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1654     assert(TM.active_threads() > 1);
1655
1656     StateInfo st;
1657     Move move;
1658     Depth ext, newDepth;
1659     Value value;
1660     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1661     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1662     int moveCount;
1663     value = -VALUE_INFINITE;
1664
1665     Position pos(*sp->pos, threadID);
1666     CheckInfo ci(pos);
1667     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1668     isCheck = pos.is_check();
1669
1670     // Step 10. Loop through moves
1671     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1672     lock_grab(&(sp->lock));
1673
1674     while (    sp->bestValue < sp->beta
1675            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1676            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1677     {
1678       moveCount = ++sp->moveCount;
1679       lock_release(&(sp->lock));
1680
1681       assert(move_is_ok(move));
1682
1683       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1684       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1685
1686       // Step 11. Decide the new search depth
1687       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1688       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1689
1690       // Update current move
1691       ss->currentMove = move;
1692
1693       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1694       if (   !PvNode
1695           && !captureOrPromotion
1696           && !isCheck
1697           && !dangerous
1698           && !move_is_castle(move))
1699       {
1700           // Move count based pruning
1701           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1702               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1703               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1704           {
1705               lock_grab(&(sp->lock));
1706               continue;
1707           }
1708
1709           // Value based pruning
1710           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1711           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1712                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1713
1714           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1715           {
1716               lock_grab(&(sp->lock));
1717
1718               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1719                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1720               continue;
1721           }
1722       }
1723
1724       // Step 13. Make the move
1725       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1726
1727       // Step 14. Reduced search
1728       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1729       bool doFullDepthSearch = true;
1730
1731       if (   !captureOrPromotion
1732           && !dangerous
1733           && !move_is_castle(move)
1734           && !move_is_killer(move, ss))
1735       {
1736           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1737           if (ss->reduction)
1738           {
1739               Value localAlpha = sp->alpha;
1740               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1741               value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1742                                  : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, d, sp->ply+1);
1743
1744               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1745           }
1746
1747           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1748           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1749           // if the move fails high again then go with full depth search.
1750           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1751           {
1752               assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1753
1754               ss->reduction = OnePly;
1755               Value localAlpha = sp->alpha;
1756               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, sp->ply+1);
1757               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1758           }
1759           ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1760       }
1761
1762       // Step 15. Full depth search
1763       if (doFullDepthSearch)
1764       {
1765           Value localAlpha = sp->alpha;
1766           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1767                                     : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1);
1768
1769           // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1770           // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1771           // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1772           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1773               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, Depth(0), sp->ply+1)
1774                                         : - search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1);
1775       }
1776
1777       // Step 16. Undo move
1778       pos.undo_move(move);
1779
1780       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1781
1782       // Step 17. Check for new best move
1783       lock_grab(&(sp->lock));
1784
1785       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1786       {
1787           sp->bestValue = value;
1788
1789           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1790           {
1791               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1792                   sp->stopRequest = true;
1793
1794               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1795                   sp->alpha = value;
1796
1797               sp->parentSstack->bestMove = ss->bestMove = move;
1798           }
1799       }
1800     }
1801
1802     /* Here we have the lock still grabbed */
1803
1804     sp->slaves[threadID] = 0;
1805
1806     lock_release(&(sp->lock));
1807   }
1808
1809
1810   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1811   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1812   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1813   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1814   // second move is assumed to be a move from the current position.
1815
1816   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1817
1818     Square f1, t1, f2, t2;
1819     Piece p;
1820
1821     assert(move_is_ok(m1));
1822     assert(move_is_ok(m2));
1823
1824     if (m2 == MOVE_NONE)
1825         return false;
1826
1827     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1828     f2 = move_from(m2);
1829     t1 = move_to(m1);
1830     if (f2 == t1)
1831         return true;
1832
1833     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1834     t2 = move_to(m2);
1835     f1 = move_from(m1);
1836     if (t2 == f1)
1837         return true;
1838
1839     // Case 3: Moving through the vacated square
1840     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1841         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1842       return true;
1843
1844     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1845     p = pos.piece_on(t1);
1846     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1847         return true;
1848
1849     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1850     if (    piece_is_slider(p)
1851         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1852         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1853     {
1854         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1855         // move is the opposite of the checking piece.
1856         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1857         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1858
1859         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1860             return true;
1861     }
1862     return false;
1863   }
1864
1865
1866   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
1867   // eventually compensated for the ply.
1868
1869   bool value_is_mate(Value value) {
1870
1871     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1872
1873     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1874           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1875   }
1876
1877
1878   // move_is_killer() checks if the given move is among the
1879   // killer moves of that ply.
1880
1881   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1882
1883       const Move* k = ss->killers;
1884       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
1885           if (*k == m)
1886               return true;
1887
1888       return false;
1889   }
1890
1891
1892   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1893   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1894   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1895   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1896   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1897   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1898   template <NodeType PvNode>
1899   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1900                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1901
1902     assert(m != MOVE_NONE);
1903
1904     Depth result = Depth(0);
1905     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1906
1907     if (*dangerous)
1908     {
1909         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1910             result += CheckExtension[PvNode];
1911
1912         if (singleEvasion)
1913             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1914
1915         if (mateThreat)
1916             result += MateThreatExtension[PvNode];
1917     }
1918
1919     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1920     {
1921         Color c = pos.side_to_move();
1922         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1923         {
1924             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1925             *dangerous = true;
1926         }
1927         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1928         {
1929             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1930             *dangerous = true;
1931         }
1932     }
1933
1934     if (   captureOrPromotion
1935         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1936         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1937             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1938         && !move_is_promotion(m)
1939         && !move_is_ep(m))
1940     {
1941         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1942         *dangerous = true;
1943     }
1944
1945     if (   PvNode
1946         && captureOrPromotion
1947         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1948         && pos.see_sign(m) >= 0)
1949     {
1950         result += OnePly/2;
1951         *dangerous = true;
1952     }
1953
1954     return Min(result, OnePly);
1955   }
1956
1957
1958   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1959   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1960
1961   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1962
1963     assert(move_is_ok(m));
1964     assert(threat && move_is_ok(threat));
1965     assert(!pos.move_is_check(m));
1966     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1967     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1968
1969     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1970
1971     mfrom = move_from(m);
1972     mto = move_to(m);
1973     tfrom = move_from(threat);
1974     tto = move_to(threat);
1975
1976     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1977     if (mfrom == tto)
1978         return true;
1979
1980     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1981     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1982     if (   pos.move_is_capture(threat)
1983         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1984             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1985         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1986         return true;
1987
1988     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1989     // prune safe moves which block its ray.
1990     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1991         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1992         && pos.see_sign(m) >= 0)
1993         return true;
1994
1995     return false;
1996   }
1997
1998
1999   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2000   // can be used at a given point in search.
2001
2002   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2003
2004     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2005
2006     return   (   tte->depth() >= depth
2007               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2008               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2009
2010           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2011               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2012   }
2013
2014
2015   // refine_eval() returns the transposition table score if
2016   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2017
2018   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2019
2020       if (!tte)
2021           return defaultEval;
2022
2023       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2024
2025       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2026           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2027           return v;
2028
2029       return defaultEval;
2030   }
2031
2032
2033   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2034   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2035
2036   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2037                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2038
2039     Move m;
2040
2041     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2042
2043     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2044     {
2045         m = movesSearched[i];
2046
2047         assert(m != move);
2048
2049         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2050             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2051     }
2052   }
2053
2054
2055   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2056   // among the killer moves of that ply.
2057
2058   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2059
2060     if (m == ss->killers[0])
2061         return;
2062
2063     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2064         ss->killers[i] = ss->killers[i - 1];
2065
2066     ss->killers[0] = m;
2067   }
2068
2069
2070   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2071   // the static position evaluation before and after the move.
2072
2073   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2074
2075     if (   m != MOVE_NULL
2076         && before != VALUE_NONE
2077         && after != VALUE_NONE
2078         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2079         && !move_is_castle(m)
2080         && !move_is_promotion(m))
2081         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2082   }
2083
2084
2085   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2086   // since the beginning of the current search.
2087
2088   int current_search_time() {
2089
2090     return get_system_time() - SearchStartTime;
2091   }
2092
2093
2094   // nps() computes the current nodes/second count.
2095
2096   int nps() {
2097
2098     int t = current_search_time();
2099     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2100   }
2101
2102
2103   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2104   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2105   // search.
2106
2107   void poll() {
2108
2109     static int lastInfoTime;
2110     int t = current_search_time();
2111
2112     //  Poll for input
2113     if (Bioskey())
2114     {
2115         // We are line oriented, don't read single chars
2116         std::string command;
2117
2118         if (!std::getline(std::cin, command))
2119             command = "quit";
2120
2121         if (command == "quit")
2122         {
2123             AbortSearch = true;
2124             PonderSearch = false;
2125             Quit = true;
2126             return;
2127         }
2128         else if (command == "stop")
2129         {
2130             AbortSearch = true;
2131             PonderSearch = false;
2132         }
2133         else if (command == "ponderhit")
2134             ponderhit();
2135     }
2136
2137     // Print search information
2138     if (t < 1000)
2139         lastInfoTime = 0;
2140
2141     else if (lastInfoTime > t)
2142         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2143         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2144         lastInfoTime = 0;
2145
2146     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2147     {
2148         lastInfoTime = t;
2149
2150         if (dbg_show_mean)
2151             dbg_print_mean();
2152
2153         if (dbg_show_hit_rate)
2154             dbg_print_hit_rate();
2155
2156         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2157              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2158     }
2159
2160     // Should we stop the search?
2161     if (PonderSearch)
2162         return;
2163
2164     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2165                            && !AspirationFailLow
2166                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2167
2168     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2169                      || stillAtFirstMove;
2170
2171     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2172         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2173         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2174         AbortSearch = true;
2175   }
2176
2177
2178   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2179   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2180   // it correctly predicted the opponent's move.
2181
2182   void ponderhit() {
2183
2184     int t = current_search_time();
2185     PonderSearch = false;
2186
2187     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2188                            && !AspirationFailLow
2189                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2190
2191     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2192                      || stillAtFirstMove;
2193
2194     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2195         AbortSearch = true;
2196   }
2197
2198
2199   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2200   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2201
2202   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2203
2204     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2205     {
2206         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2207         ss->skipNullMove = false;
2208
2209         if (i < 3)
2210         {
2211             ss->init();
2212             ss->initKillers();
2213         }
2214     }
2215   }
2216
2217
2218   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2219   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2220   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2221   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2222   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2223   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2224
2225   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2226
2227     std::string command;
2228
2229     while (true)
2230     {
2231         if (!std::getline(std::cin, command))
2232             command = "quit";
2233
2234         if (command == "quit")
2235         {
2236             Quit = true;
2237             break;
2238         }
2239         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2240             break;
2241     }
2242   }
2243
2244
2245   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2246   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2247
2248   void print_pv_info(const Position& pos, Move* pv, Value alpha, Value beta, Value value) {
2249
2250     cout << "info depth " << Iteration
2251          << " score " << value_to_string(value)
2252          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
2253             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
2254          << " time "  << current_search_time()
2255          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2256          << " nps "   << nps()
2257          << " pv ";
2258
2259     for (int j = 0; pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
2260         cout << pv[j] << " ";
2261
2262     cout << endl;
2263
2264     if (UseLogFile)
2265     {
2266         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
2267             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
2268
2269         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2270                              TM.nodes_searched(), value, type, pv) << endl;
2271     }
2272   }
2273
2274
2275   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2276   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2277   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2278   // threads and one for Windows threads.
2279
2280 #if !defined(_MSC_VER)
2281
2282   void* init_thread(void *threadID) {
2283
2284     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2285     return NULL;
2286   }
2287
2288 #else
2289
2290   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2291
2292     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2293     return 0;
2294   }
2295
2296 #endif
2297
2298
2299   /// The ThreadsManager class
2300
2301   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2302   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2303   // counters used to sort the moves at root.
2304
2305   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2306
2307     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2308         threads[i].nodes = 0ULL;
2309   }
2310
2311   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2312
2313     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2314         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2315   }
2316
2317   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2318
2319     int64_t result = 0ULL;
2320     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2321         result += threads[i].nodes;
2322
2323     return result;
2324   }
2325
2326   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2327
2328     our = their = 0UL;
2329     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2330     {
2331         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2332         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2333     }
2334   }
2335
2336
2337   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2338   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2339   // object for which the current thread is the master.
2340
2341   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2342
2343     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2344
2345     while (true)
2346     {
2347         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2348         // master should exit as last one.
2349         if (AllThreadsShouldExit)
2350         {
2351             assert(!sp);
2352             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2353             return;
2354         }
2355
2356         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2357         // instead of wasting CPU time polling for work.
2358         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2359         {
2360             assert(!sp);
2361             assert(threadID != 0);
2362             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2363
2364 #if !defined(_MSC_VER)
2365             lock_grab(&WaitLock);
2366             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2367                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2368             lock_release(&WaitLock);
2369 #else
2370             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2371 #endif
2372         }
2373
2374         // If thread has just woken up, mark it as available
2375         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2376             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2377
2378         // If this thread has been assigned work, launch a search
2379         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2380         {
2381             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2382
2383             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2384
2385             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2386                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2387             else
2388                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2389
2390             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2391
2392             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2393         }
2394
2395         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2396         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2397         int i = 0;
2398         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2399
2400         if (i == ActiveThreads)
2401         {
2402             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2403             // be sure sp->lock has been released before to return.
2404             lock_grab(&(sp->lock));
2405             lock_release(&(sp->lock));
2406
2407             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2408
2409             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2410             return;
2411         }
2412     }
2413   }
2414
2415
2416   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2417   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2418   // objects.
2419
2420   void ThreadsManager::init_threads() {
2421
2422     volatile int i;
2423     bool ok;
2424
2425 #if !defined(_MSC_VER)
2426     pthread_t pthread[1];
2427 #endif
2428
2429     // Initialize global locks
2430     lock_init(&MPLock, NULL);
2431     lock_init(&WaitLock, NULL);
2432
2433 #if !defined(_MSC_VER)
2434     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2435 #else
2436     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2437         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2438 #endif
2439
2440     // Initialize SplitPointStack locks
2441     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2442         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2443             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2444
2445     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2446     AllThreadsShouldExit = false;
2447
2448     // Threads will be put to sleep as soon as created
2449     AllThreadsShouldSleep = true;
2450
2451     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2452     ActiveThreads = 1;
2453     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2454     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2455         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2456
2457     // Launch the helper threads
2458     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2459     {
2460
2461 #if !defined(_MSC_VER)
2462         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2463 #else
2464         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2465 #endif
2466
2467         if (!ok)
2468         {
2469             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2470             Application::exit_with_failure();
2471         }
2472
2473         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2474         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2475     }
2476   }
2477
2478
2479   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2480   // helper threads exit cleanly.
2481
2482   void ThreadsManager::exit_threads() {
2483
2484     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2485     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2486     wake_sleeping_threads();
2487
2488     // This makes the threads to exit idle_loop()
2489     AllThreadsShouldExit = true;
2490
2491     // Wait for thread termination
2492     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2493         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2494
2495     // Now we can safely destroy the locks
2496     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2497         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2498             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2499
2500     lock_destroy(&WaitLock);
2501     lock_destroy(&MPLock);
2502   }
2503
2504
2505   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2506   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2507   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2508
2509   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2510
2511     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2512
2513     SplitPoint* sp;
2514
2515     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2516     return sp != NULL;
2517   }
2518
2519
2520   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2521   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2522   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2523   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2524   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2525   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2526   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2527
2528   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2529
2530     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2531     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2532     assert(ActiveThreads > 1);
2533
2534     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2535         return false;
2536
2537     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2538     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2539
2540     if (localActiveSplitPoints == 0)
2541         // No active split points means that the thread is available as
2542         // a slave for any other thread.
2543         return true;
2544
2545     if (ActiveThreads == 2)
2546         return true;
2547
2548     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2549     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2550     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2551     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2552         return true;
2553
2554     return false;
2555   }
2556
2557
2558   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2559   // a slave for the thread with threadID "master".
2560
2561   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2562
2563     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2564     assert(ActiveThreads > 1);
2565
2566     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2567         if (thread_is_available(i, master))
2568             return true;
2569
2570     return false;
2571   }
2572
2573
2574   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2575   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2576   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2577   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2578   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2579   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2580   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2581   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2582   // split() returns.
2583
2584   template <bool Fake>
2585   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2586                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, bool mateThreat,
2587                              int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2588     assert(p.is_ok());
2589     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2590     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2591     assert(*bestValue <= *alpha);
2592     assert(*alpha < beta);
2593     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2594     assert(depth > Depth(0));
2595     assert(p.thread() >= 0 && p.thread() < ActiveThreads);
2596     assert(ActiveThreads > 1);
2597
2598     int master = p.thread();
2599
2600     lock_grab(&MPLock);
2601
2602     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2603     // active split points, don't split.
2604     if (   !available_thread_exists(master)
2605         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2606     {
2607         lock_release(&MPLock);
2608         return;
2609     }
2610
2611     // Pick the next available split point object from the split point stack
2612     SplitPoint* splitPoint = &SplitPointStack[master][threads[master].activeSplitPoints];
2613
2614     // Initialize the split point object
2615     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2616     splitPoint->stopRequest = false;
2617     splitPoint->ply = ply;
2618     splitPoint->depth = depth;
2619     splitPoint->mateThreat = mateThreat;
2620     splitPoint->alpha = *alpha;
2621     splitPoint->beta = beta;
2622     splitPoint->pvNode = pvNode;
2623     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2624     splitPoint->mp = mp;
2625     splitPoint->moveCount = *moveCount;
2626     splitPoint->pos = &p;
2627     splitPoint->parentSstack = ss;
2628     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2629         splitPoint->slaves[i] = 0;
2630
2631     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2632     threads[master].activeSplitPoints++;
2633
2634     // If we are here it means we are not available
2635     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2636
2637     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2638
2639     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2640     for (int i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2641         if (thread_is_available(i, master))
2642         {
2643             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2644             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2645             splitPoint->slaves[i] = 1;
2646             workersCnt++;
2647         }
2648
2649     assert(Fake || workersCnt > 1);
2650
2651     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2652     lock_release(&MPLock);
2653
2654     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2655     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2656     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2657         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2658         {
2659             memcpy(splitPoint->sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2660
2661             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2662
2663             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2664         }
2665
2666     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2667     // which it will instantly launch a search, because its state is
2668     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2669     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2670     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2671     idle_loop(master, splitPoint);
2672
2673     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2674     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2675     lock_grab(&MPLock);
2676
2677     *alpha = splitPoint->alpha;
2678     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2679     threads[master].activeSplitPoints--;
2680     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2681
2682     lock_release(&MPLock);
2683   }
2684
2685
2686   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2687   // to start a new search from the root.
2688
2689   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2690
2691     assert(AllThreadsShouldSleep);
2692     assert(ActiveThreads > 0);
2693
2694     AllThreadsShouldSleep = false;
2695
2696     if (ActiveThreads == 1)
2697         return;
2698
2699 #if !defined(_MSC_VER)
2700     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2701     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2702     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2703 #else
2704     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2705         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2706 #endif
2707
2708   }
2709
2710
2711   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2712   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2713   // finished the job and should be idle.
2714
2715   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2716
2717     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2718
2719     // This makes the threads to go to sleep
2720     AllThreadsShouldSleep = true;
2721   }
2722
2723   /// The RootMoveList class
2724
2725   // RootMoveList c'tor
2726
2727   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2728
2729     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2730     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2731     StateInfo st;
2732     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2733
2734     // Generate all legal moves
2735     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2736
2737     // Add each move to the moves[] array
2738     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2739     {
2740         bool includeMove = includeAllMoves;
2741
2742         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2743             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2744
2745         if (!includeMove)
2746             continue;
2747
2748         // Find a quick score for the move
2749         init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2750         pos.do_move(cur->move, st);
2751         moves[count].move = cur->move;
2752         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1);
2753         moves[count].pv[0] = cur->move;
2754         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2755         pos.undo_move(cur->move);
2756         count++;
2757     }
2758     sort();
2759   }
2760
2761
2762   // RootMoveList simple methods definitions
2763
2764   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2765
2766     moves[moveNum].nodes = nodes;
2767     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2768   }
2769
2770   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2771
2772     moves[moveNum].ourBeta = our;
2773     moves[moveNum].theirBeta = their;
2774   }
2775
2776   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2777
2778     int j;
2779
2780     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2781         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2782
2783     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2784   }
2785
2786
2787   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2788   // iteration.
2789
2790   void RootMoveList::sort() {
2791
2792     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2793   }
2794
2795
2796   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2797   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2798   // correctly in MultiPV mode.
2799
2800   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2801
2802     int i,j;
2803
2804     for (i = 1; i <= n; i++)
2805     {
2806         RootMove rm = moves[i];
2807         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2808             moves[j] = moves[j - 1];
2809
2810         moves[j] = rm;
2811     }
2812   }
2813
2814 } // namspace