New Time management system
[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 "timeman.h"
42 #include "thread.h"
43 #include "tt.h"
44 #include "ucioption.h"
45
46 using std::cout;
47 using std::endl;
48
49 ////
50 //// Local definitions
51 ////
52
53 namespace {
54
55   /// Types
56   enum NodeType { NonPV, PV };
57
58   // Set to true to force running with one thread.
59   // Used for debugging SMP code.
60   const bool FakeSplit = false;
61
62   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
63   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
64   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
65   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
66
67   class ThreadsManager {
68     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
69        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
70        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
71     */
72   public:
73     void init_threads();
74     void exit_threads();
75
76     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
77     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
78     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
79     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
80
81     void resetNodeCounters();
82     void resetBetaCounters();
83     int64_t nodes_searched() const;
84     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
85     bool available_thread_exists(int master) const;
86     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
87     bool thread_should_stop(int threadID) const;
88     void wake_sleeping_threads();
89     void put_threads_to_sleep();
90     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
91
92     template <bool Fake>
93     void split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
94                Depth depth, Move threatMove, bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode);
95
96   private:
97     friend void poll();
98
99     int ActiveThreads;
100     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
101     Thread threads[MAX_THREADS];
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] = { 7 * 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, 1)][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
238   /// Global variables
239
240   // Iteration counter
241   int Iteration;
242
243   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
244   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
245   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
246
247   // Search window management
248   int AspirationDelta;
249
250   // MultiPV mode
251   int MultiPV;
252
253   // Time managment variables
254   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
255   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
256   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
257   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
258
259   // Log file
260   bool UseLogFile;
261   std::ofstream LogFile;
262
263   // Multi-threads related variables
264   Depth MinimumSplitDepth;
265   int MaxThreadsPerSplitPoint;
266   ThreadsManager TM;
267
268   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
269   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
270   int NodesSincePoll;
271   int NodesBetweenPolls = 30000;
272
273   // History table
274   History H;
275
276   /// Local functions
277
278   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
279   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
280
281   template <NodeType PvNode>
282   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
283
284   template <NodeType PvNode>
285   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
286
287   template <NodeType PvNode>
288   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
289
290   template <NodeType PvNode>
291   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
292
293   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
294   bool value_is_mate(Value value);
295   Value value_to_tt(Value v, int ply);
296   Value value_from_tt(Value v, int ply);
297   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss);
298   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
299   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
300   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
301   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
302   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
303   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
304
305   int current_search_time();
306   std::string value_to_uci(Value v);
307   int nps();
308   void poll();
309   void ponderhit();
310   void wait_for_stop_or_ponderhit();
311   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
312   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value);
313   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]);
314   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]);
315
316 #if !defined(_MSC_VER)
317   void *init_thread(void *threadID);
318 #else
319   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
320 #endif
321
322 }
323
324
325 ////
326 //// Functions
327 ////
328
329 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
330 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
331
332 void init_threads() { TM.init_threads(); }
333 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
334 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
335
336
337 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
338
339 void init_search() {
340
341   int d;  // depth (OnePly == 2)
342   int hd; // half depth (OnePly == 1)
343   int mc; // moveCount
344
345   // Init reductions array
346   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
347   {
348       double    pvRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 4.5;
349       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
350       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
351       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
352   }
353
354   // Init futility margins array
355   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
356       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = 112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45;
357
358   // Init futility move count array
359   for (d = 0; d < 32; d++)
360       FutilityMoveCountArray[d] = 3 + (1 << (3 * d / 8));
361 }
362
363
364 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
365 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
366
367 int perft(Position& pos, Depth depth)
368 {
369     StateInfo st;
370     Move move;
371     int sum = 0;
372     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
373
374     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
375     // the moves, just to count them.
376     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
377     {
378         while (mp.get_next_move()) sum++;
379         return sum;
380     }
381
382     // Loop through all legal moves
383     CheckInfo ci(pos);
384     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
385     {
386         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
387         sum += perft(pos, depth - OnePly);
388         pos.undo_move(move);
389     }
390     return sum;
391 }
392
393
394 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
395 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
396 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
397 /// when a quit command is received during the search.
398
399 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int time[], int increment[],
400            int movesToGo, int maxDepth, int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
401
402   // Initialize global search variables
403   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
404   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
405   NodesSincePoll = 0;
406   TM.resetNodeCounters();
407   SearchStartTime = get_system_time();
408   ExactMaxTime = maxTime;
409   MaxDepth = maxDepth;
410   MaxNodes = maxNodes;
411   InfiniteSearch = infinite;
412   PonderSearch = ponder;
413   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
414
415   // Look for a book move, only during games, not tests
416   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
417   {
418       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
419           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
420
421       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
422       if (bookMove != MOVE_NONE)
423       {
424           if (PonderSearch)
425               wait_for_stop_or_ponderhit();
426
427           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
428           return true;
429       }
430   }
431
432   // Read UCI option values
433   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
434   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
435       TT.clear();
436
437   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
438   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
439   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
440   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
441   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
442   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
443   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
444   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
445   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
446   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
447   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
448   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
449
450   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
451   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
452   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
453   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
454   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
455
456   if (UseLogFile)
457       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
458
459   read_weights(pos.side_to_move());
460
461   // Set the number of active threads
462   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
463   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
464   {
465       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
466       init_eval(TM.active_threads());
467   }
468
469   // Wake up sleeping threads
470   TM.wake_sleeping_threads();
471
472   // Set thinking time
473   int myTime = time[pos.side_to_move()];
474   int myIncrement = increment[pos.side_to_move()];
475   if (UseTimeManagement)
476   {
477       calc_search_times(myTime, myIncrement, movesToGo, pos.startpos_ply_counter(), MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
478
479       if (get_option_value_bool("Ponder"))
480       {
481           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
482           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
483       }
484   }
485
486   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
487   // heavy time pressure.
488   if (MaxNodes)
489       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
490   else if (myTime && myTime < 1000)
491       NodesBetweenPolls = 1000;
492   else if (myTime && myTime < 5000)
493       NodesBetweenPolls = 5000;
494   else
495       NodesBetweenPolls = 30000;
496
497   // Write search information to log file
498   if (UseLogFile)
499       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
500               << "infinite: "  << infinite
501               << " ponder: "   << ponder
502               << " time: "     << myTime
503               << " increment: " << myIncrement
504               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
505
506   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
507   id_loop(pos, searchMoves);
508
509   if (UseLogFile)
510       LogFile.close();
511
512   TM.put_threads_to_sleep();
513
514   return !Quit;
515 }
516
517
518 namespace {
519
520   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
521   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
522   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
523   // reached.
524
525   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
526
527     Position p(pos, pos.thread());
528     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
529     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
530     Move EasyMove = MOVE_NONE;
531     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
532
533     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
534     RootMoveList rml(p, searchMoves);
535
536     // Handle special case of searching on a mate/stale position
537     if (rml.move_count() == 0)
538     {
539         if (PonderSearch)
540             wait_for_stop_or_ponderhit();
541
542         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
543     }
544
545     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
546     // so to output information also for iteration 1.
547     cout << "info depth " << 1
548          << "\ninfo depth " << 1
549          << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(0))
550          << " time " << current_search_time()
551          << " nodes " << TM.nodes_searched()
552          << " nps " << nps()
553          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
554
555     // Initialize
556     TT.new_search();
557     H.clear();
558     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
559     pv[0] = pv[1] = MOVE_NONE;
560     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
561     Iteration = 1;
562
563     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
564     if (   rml.move_count() == 1
565         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
566         EasyMove = rml.get_move(0);
567
568     // Iterative deepening loop
569     while (Iteration < PLY_MAX)
570     {
571         // Initialize iteration
572         Iteration++;
573         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
574
575         cout << "info depth " << Iteration << endl;
576
577         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
578         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
579         {
580             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
581             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
582
583             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
584             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
585
586             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
587             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
588         }
589
590         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
591         value = root_search(p, ss, pv, rml, &alpha, &beta);
592
593         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
594         // been overwritten during the search.
595         insert_pv_in_tt(p, pv);
596
597         if (AbortSearch)
598             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
599
600         //Save info about search result
601         ValueByIteration[Iteration] = value;
602
603         // Drop the easy move if differs from the new best move
604         if (pv[0] != EasyMove)
605             EasyMove = MOVE_NONE;
606
607         if (UseTimeManagement)
608         {
609             // Time to stop?
610             bool stopSearch = false;
611
612             // Stop search early if there is only a single legal move,
613             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
614             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
615                 stopSearch = true;
616
617             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
618             if (  Iteration >= 6
619                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
620                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
621                 stopSearch = true;
622
623             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
624             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
625             if (   Iteration >= 8
626                 && EasyMove == pv[0]
627                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
628                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
629                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
630                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
631                 stopSearch = true;
632
633             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
634             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
635                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
636                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
637
638             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
639             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
640             // move at the next iteration anyway.
641             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
642                 stopSearch = true;
643
644             if (stopSearch)
645             {
646                 if (PonderSearch)
647                     StopOnPonderhit = true;
648                 else
649                     break;
650             }
651         }
652
653         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
654             break;
655     }
656
657     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
658     // best move before we are told to do so.
659     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
660         wait_for_stop_or_ponderhit();
661     else
662         // Print final search statistics
663         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
664              << " nps " << nps()
665              << " time " << current_search_time() << endl;
666
667     // Print the best move and the ponder move to the standard output
668     if (pv[0] == MOVE_NONE)
669     {
670         pv[0] = rml.get_move(0);
671         pv[1] = MOVE_NONE;
672     }
673
674     assert(pv[0] != MOVE_NONE);
675
676     cout << "bestmove " << pv[0];
677
678     if (pv[1] != MOVE_NONE)
679         cout << " ponder " << pv[1];
680
681     cout << endl;
682
683     if (UseLogFile)
684     {
685         if (dbg_show_mean)
686             dbg_print_mean(LogFile);
687
688         if (dbg_show_hit_rate)
689             dbg_print_hit_rate(LogFile);
690
691         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
692                 << "\nNodes/second: " << nps()
693                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, pv[0]);
694
695         StateInfo st;
696         p.do_move(pv[0], st);
697         LogFile << "\nPonder move: "
698                 << move_to_san(p, pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
699                 << endl;
700     }
701     return rml.get_move_score(0);
702   }
703
704
705   // root_search() is the function which searches the root node. It is
706   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
707   // scheme, prints some information to the standard output and handles
708   // the fail low/high loops.
709
710   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
711
712     EvalInfo ei;
713     StateInfo st;
714     CheckInfo ci(pos);
715     int64_t nodes;
716     Move move;
717     Depth depth, ext, newDepth;
718     Value value, alpha, beta;
719     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
720     int researchCountFH, researchCountFL;
721
722     researchCountFH = researchCountFL = 0;
723     alpha = *alphaPtr;
724     beta = *betaPtr;
725     isCheck = pos.is_check();
726
727     // Step 1. Initialize node (polling is omitted at root)
728     ss->currentMove = ss->bestMove = MOVE_NONE;
729
730     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
731     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
732     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
733
734     // Step 5. Evaluate the position statically
735     // At root we do this only to get reference value for child nodes
736     ss->eval = isCheck ? VALUE_NONE : evaluate(pos, ei);
737
738     // Step 6. Razoring (omitted at root)
739     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
740     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
741     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
742
743     // Step extra. Fail low loop
744     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
745     // with bigger window until we are not failing low anymore.
746     while (1)
747     {
748         // Sort the moves before to (re)search
749         rml.sort();
750
751         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
752         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
753         {
754             // This is used by time management
755             FirstRootMove = (i == 0);
756
757             // Save the current node count before the move is searched
758             nodes = TM.nodes_searched();
759
760             // Reset beta cut-off counters
761             TM.resetBetaCounters();
762
763             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
764             // the standard output.
765             move = ss->currentMove = rml.get_move(i);
766
767             if (current_search_time() >= 1000)
768                 cout << "info currmove " << move
769                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
770
771             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
772             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
773
774             // Step 11. Decide the new search depth
775             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
776             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
777             newDepth = depth + ext;
778
779             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
780
781             // Step extra. Fail high loop
782             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
783             // high anymore.
784             value = - VALUE_INFINITE;
785
786             while (1)
787             {
788                 // Step 13. Make the move
789                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
790
791                 // Step extra. pv search
792                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
793                 // and for fail high research (value > alpha)
794                 if (i < MultiPV || value > alpha)
795                 {
796                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
797                     if (MultiPV > 1)
798                         alpha = -VALUE_INFINITE;
799
800                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
801                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
802                 }
803                 else
804                 {
805                     // Step 14. Reduced search
806                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
807                     bool doFullDepthSearch = true;
808
809                     if (    depth >= 3 * OnePly
810                         && !dangerous
811                         && !captureOrPromotion
812                         && !move_is_castle(move))
813                     {
814                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
815                         if (ss->reduction)
816                         {
817                             assert(newDepth-ss->reduction >= OnePly);
818
819                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
820                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
821                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
822                         }
823
824                         // The move failed high, but if reduction is very big we could
825                         // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
826                         // if the move fails high again then go with full depth search.
827                         if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
828                         {
829                             assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
830
831                             ss->reduction = OnePly;
832                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
833                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
834                         }
835                         ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
836                     }
837
838                     // Step 15. Full depth search
839                     if (doFullDepthSearch)
840                     {
841                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
842                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
843
844                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
845                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
846                         if (value > alpha)
847                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
848                     }
849                 }
850
851                 // Step 16. Undo move
852                 pos.undo_move(move);
853
854                 // Can we exit fail high loop ?
855                 if (AbortSearch || value < beta)
856                     break;
857
858                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
859                 // the score before research in case we run out of time while researching.
860                 rml.set_move_score(i, value);
861                 ss->bestMove = move;
862                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
863                 rml.set_move_pv(i, pv);
864
865                 // Print information to the standard output
866                 print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
867
868                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
869                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
870                 researchCountFH++;
871
872             } // End of fail high loop
873
874             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
875             // was aborted because the user interrupted the search or because we
876             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
877             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
878             // move and/or PV.
879             if (AbortSearch)
880                 break;
881
882             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
883             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
884             int64_t our, their;
885             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
886             rml.set_beta_counters(i, our, their);
887             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
888
889             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
890             assert(value < beta);
891
892             // Step 17. Check for new best move
893             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
894                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
895             else
896             {
897                 // PV move or new best move!
898
899                 // Update PV
900                 rml.set_move_score(i, value);
901                 ss->bestMove = move;
902                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
903                 rml.set_move_pv(i, pv);
904
905                 if (MultiPV == 1)
906                 {
907                     // We record how often the best move has been changed in each
908                     // iteration. This information is used for time managment: When
909                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
910                     if (i > 0)
911                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
912
913                     // Print information to the standard output
914                     print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
915
916                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
917                     if (value > alpha)
918                         alpha = value;
919                 }
920                 else // MultiPV > 1
921                 {
922                     rml.sort_multipv(i);
923                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
924                     {
925                         cout << "info multipv " << j + 1
926                              << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(j))
927                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
928                              << " time " << current_search_time()
929                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
930                              << " nps " << nps()
931                              << " pv ";
932
933                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
934                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
935
936                         cout << endl;
937                     }
938                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
939                 }
940             } // PV move or new best move
941
942             assert(alpha >= *alphaPtr);
943
944             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
945
946             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
947                 StopOnPonderhit = false;
948         }
949
950         // Can we exit fail low loop ?
951         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
952             break;
953
954         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
955         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
956         researchCountFL++;
957
958     } // Fail low loop
959
960     // Sort the moves before to return
961     rml.sort();
962
963     return alpha;
964   }
965
966
967   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
968
969   template <NodeType PvNode>
970   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
971
972     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
973     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
974     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
975     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
976     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
977
978     Move movesSearched[256];
979     EvalInfo ei;
980     StateInfo st;
981     const TTEntry* tte;
982     Key posKey;
983     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
984     Depth ext, newDepth;
985     Value bestValue, value, oldAlpha;
986     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
987     bool isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
988     bool mateThreat = false;
989     int moveCount = 0;
990     int threadID = pos.thread();
991     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
992     oldAlpha = alpha;
993
994     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
995     TM.incrementNodeCounter(threadID);
996     ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = MOVE_NONE;
997     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = (ss+2)->mateKiller = MOVE_NONE;
998
999     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
1000     {
1001         NodesSincePoll = 0;
1002         poll();
1003     }
1004
1005     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1006     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1007         return Value(0);
1008
1009     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1010         return VALUE_DRAW;
1011
1012     // Step 3. Mate distance pruning
1013     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1014     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1015     if (alpha >= beta)
1016         return alpha;
1017
1018     // Step 4. Transposition table lookup
1019
1020     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1021     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1022     excludedMove = ss->excludedMove;
1023     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1024
1025     tte = TT.retrieve(posKey);
1026     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1027
1028     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1029     // This is to avoid problems in the following areas:
1030     //
1031     // * Repetition draw detection
1032     // * Fifty move rule detection
1033     // * Searching for a mate
1034     // * Printing of full PV line
1035
1036     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1037     {
1038         // Refresh tte entry to avoid aging
1039         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->king_danger());
1040
1041         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1042         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1043     }
1044
1045     // Step 5. Evaluate the position statically
1046     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1047     isCheck = pos.is_check();
1048     if (!isCheck)
1049     {
1050         if (tte)
1051         {
1052             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1053             ss->eval = tte->static_value();
1054             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1055         }
1056         else
1057         {
1058             ss->eval = evaluate(pos, ei);
1059             TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1060         }
1061
1062         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1063         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1064     }
1065     else
1066         ss->eval = VALUE_NONE;
1067
1068     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1069     if (   !PvNode
1070         &&  depth < RazorDepth
1071         && !isCheck
1072         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1073         &&  ttMove == MOVE_NONE
1074         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1075         && !value_is_mate(beta)
1076         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1077     {
1078         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1079         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply);
1080         if (v < rbeta)
1081             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1082             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1083             return v;
1084     }
1085
1086     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1087     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1088     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1089     if (   !PvNode
1090         && !ss->skipNullMove
1091         &&  depth < RazorDepth
1092         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1093         && !isCheck
1094         && !value_is_mate(beta)
1095         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1096         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1097
1098     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1099     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1100     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1101     // NullMoveMargin under beta.
1102     if (   !PvNode
1103         && !ss->skipNullMove
1104         &&  depth > OnePly
1105         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0)
1106         && !isCheck
1107         && !value_is_mate(beta)
1108         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1109     {
1110         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1111
1112         // Null move dynamic reduction based on depth
1113         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1114
1115         // Null move dynamic reduction based on value
1116         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1117             R++;
1118
1119         pos.do_null_move(st);
1120         (ss+1)->skipNullMove = true;
1121
1122         nullValue = depth-R*OnePly < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1123                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, ply+1);
1124         (ss+1)->skipNullMove = false;
1125         pos.undo_null_move();
1126
1127         if (nullValue >= beta)
1128         {
1129             // Do not return unproven mate scores
1130             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1131                 nullValue = beta;
1132
1133             if (depth < 6 * OnePly)
1134                 return nullValue;
1135
1136             // Do verification search at high depths
1137             ss->skipNullMove = true;
1138             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*OnePly, ply);
1139             ss->skipNullMove = false;
1140
1141             if (v >= beta)
1142                 return nullValue;
1143         }
1144         else
1145         {
1146             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1147             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1148             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1149             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1150             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1151             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1152             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1153                 mateThreat = true;
1154
1155             threatMove = (ss+1)->bestMove;
1156             if (   depth < ThreatDepth
1157                 && (ss-1)->reduction
1158                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
1159                 return beta - 1;
1160         }
1161     }
1162
1163     // Step 9. Internal iterative deepening
1164     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1165         &&  ttMove == MOVE_NONE
1166         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1167     {
1168         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1169
1170         ss->skipNullMove = true;
1171         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1172         ss->skipNullMove = false;
1173
1174         ttMove = ss->bestMove;
1175         tte = TT.retrieve(posKey);
1176     }
1177
1178     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1179     if (PvNode)
1180         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1181
1182     // Initialize a MovePicker object for the current position
1183     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1184     CheckInfo ci(pos);
1185     singleEvasion = isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1186     singularExtensionNode =   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1187                            && tte && tte->move()
1188                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1189                            && is_lower_bound(tte->type())
1190                            && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly;
1191
1192     // Avoid to do an expensive singular extension search on nodes where
1193     // such search had already failed in the past.
1194     if (  !PvNode
1195         && singularExtensionNode
1196         && depth < SingularExtensionDepth[PvNode] + 5 * OnePly)
1197     {
1198         TTEntry* ttx = TT.retrieve(pos.get_exclusion_key());
1199         if (ttx && is_lower_bound(ttx->type()))
1200             singularExtensionNode = false;
1201     }
1202
1203     // Step 10. Loop through moves
1204     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1205     while (   bestValue < beta
1206            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1207            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1208     {
1209       assert(move_is_ok(move));
1210
1211       if (move == excludedMove)
1212           continue;
1213
1214       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1215       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1216
1217       // Step 11. Decide the new search depth
1218       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1219
1220       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1221       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1222       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1223       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1224       if (   singularExtensionNode
1225           && move == tte->move()
1226           && ext < OnePly)
1227       {
1228           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1229
1230           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1231           {
1232               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1233               ss->excludedMove = move;
1234               ss->skipNullMove = true;
1235               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1236               ss->skipNullMove = false;
1237               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1238               if (v < b)
1239                   ext = OnePly;
1240           }
1241       }
1242
1243       newDepth = depth - OnePly + ext;
1244
1245       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1246       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1247
1248       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1249       if (   !PvNode
1250           && !captureOrPromotion
1251           && !isCheck
1252           && !dangerous
1253           &&  move != ttMove
1254           && !move_is_castle(move))
1255       {
1256           // Move count based pruning
1257           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1258               && !(threatMove && connected_threat(pos, move, threatMove))
1259               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1260               continue;
1261
1262           // Value based pruning
1263           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly for predicted depth,
1264           // but fixing this made program slightly weaker.
1265           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1266           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1267                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1268
1269           if (futilityValueScaled < beta)
1270           {
1271               if (futilityValueScaled > bestValue)
1272                   bestValue = futilityValueScaled;
1273               continue;
1274           }
1275       }
1276
1277       // Step 13. Make the move
1278       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1279
1280       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1281       // The first move in list is the expected PV
1282       if (PvNode && moveCount == 1)
1283           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1284                                     : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1285       else
1286       {
1287           // Step 14. Reduced depth search
1288           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1289           bool doFullDepthSearch = true;
1290
1291           if (    depth >= 3 * OnePly
1292               && !captureOrPromotion
1293               && !dangerous
1294               && !move_is_castle(move)
1295               && !move_is_killer(move, ss))
1296           {
1297               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1298               if (ss->reduction)
1299               {
1300                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1301                   value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1302                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1303
1304                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1305               }
1306
1307               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1308               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1309               // if the move fails high again then go with full depth search.
1310               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1311               {
1312                   assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1313
1314                   ss->reduction = OnePly;
1315                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, ply+1);
1316                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1317               }
1318               ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1319           }
1320
1321           // Step 15. Full depth search
1322           if (doFullDepthSearch)
1323           {
1324               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1325                                         : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1326
1327               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1328               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1329               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1330               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1331                   value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1332                                             : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1333           }
1334       }
1335
1336       // Step 16. Undo move
1337       pos.undo_move(move);
1338
1339       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1340
1341       // Step 17. Check for new best move
1342       if (value > bestValue)
1343       {
1344           bestValue = value;
1345           if (value > alpha)
1346           {
1347               if (PvNode && value < beta) // This guarantees that always: alpha < beta
1348                   alpha = value;
1349
1350               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1351                   ss->mateKiller = move;
1352
1353               ss->bestMove = move;
1354           }
1355       }
1356
1357       // Step 18. Check for split
1358       if (   depth >= MinimumSplitDepth
1359           && TM.active_threads() > 1
1360           && bestValue < beta
1361           && TM.available_thread_exists(threadID)
1362           && !AbortSearch
1363           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1364           && Iteration <= 99)
1365           TM.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1366                               threatMove, mateThreat, &moveCount, &mp, PvNode);
1367     }
1368
1369     // Step 19. Check for mate and stalemate
1370     // All legal moves have been searched and if there are
1371     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1372     // If one move was excluded return fail low score.
1373     if (!moveCount)
1374         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1375
1376     // Step 20. Update tables
1377     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1378     // history counters, and killer moves.
1379     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1380         return bestValue;
1381
1382     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1383     move = (bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove);
1384     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), f, depth, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1385
1386     // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1387     if (bestValue >= beta)
1388     {
1389         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1390         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1391         {
1392             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1393             update_killers(move, ss);
1394         }
1395     }
1396
1397     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1398
1399     return bestValue;
1400   }
1401
1402
1403   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1404   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1405   // less than OnePly).
1406
1407   template <NodeType PvNode>
1408   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1409
1410     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1411     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1412     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1413     assert(depth <= 0);
1414     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1415     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1416
1417     EvalInfo ei;
1418     StateInfo st;
1419     Move ttMove, move;
1420     Value bestValue, value, futilityValue, futilityBase;
1421     bool isCheck, deepChecks, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1422     const TTEntry* tte;
1423     Value oldAlpha = alpha;
1424
1425     TM.incrementNodeCounter(pos.thread());
1426     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1427
1428     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1429     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1430         return VALUE_DRAW;
1431
1432     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1433     // pruning, but only for move ordering.
1434     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1435     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1436
1437     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1438     {
1439         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1440         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1441     }
1442
1443     isCheck = pos.is_check();
1444
1445     // Evaluate the position statically
1446     if (isCheck)
1447     {
1448         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1449         ss->eval = VALUE_NONE;
1450         deepChecks = enoughMaterial = false;
1451     }
1452     else
1453     {
1454         if (tte)
1455         {
1456             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1457             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1458             bestValue = tte->static_value();
1459         }
1460         else
1461             bestValue = evaluate(pos, ei);
1462
1463         ss->eval = bestValue;
1464         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1465
1466         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1467         if (bestValue >= beta)
1468         {
1469             if (!tte)
1470                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1471
1472             return bestValue;
1473         }
1474
1475         if (PvNode && bestValue > alpha)
1476             alpha = bestValue;
1477
1478         // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1479         deepChecks = (depth == -OnePly && bestValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1480
1481         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1482         futilityBase = bestValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1483         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1484     }
1485
1486     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1487     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1488     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1489     // and we are near beta) will be generated.
1490     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1491     CheckInfo ci(pos);
1492
1493     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1494     while (   alpha < beta
1495            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1496     {
1497       assert(move_is_ok(move));
1498
1499       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1500
1501       // Futility pruning
1502       if (   !PvNode
1503           && !isCheck
1504           && !moveIsCheck
1505           &&  move != ttMove
1506           &&  enoughMaterial
1507           && !move_is_promotion(move)
1508           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1509       {
1510           futilityValue =  futilityBase
1511                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1512                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1513
1514           if (futilityValue < alpha)
1515           {
1516               if (futilityValue > bestValue)
1517                   bestValue = futilityValue;
1518               continue;
1519           }
1520       }
1521
1522       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1523       evasionPrunable =   isCheck
1524                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1525                        && !pos.move_is_capture(move)
1526                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1527                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1528
1529       // Don't search moves with negative SEE values
1530       if (   !PvNode
1531           && (!isCheck || evasionPrunable)
1532           &&  move != ttMove
1533           && !move_is_promotion(move)
1534           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1535           continue;
1536
1537       // Update current move
1538       ss->currentMove = move;
1539
1540       // Make and search the move
1541       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1542       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1);
1543       pos.undo_move(move);
1544
1545       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1546
1547       // New best move?
1548       if (value > bestValue)
1549       {
1550           bestValue = value;
1551           if (value > alpha)
1552           {
1553               alpha = value;
1554               ss->bestMove = move;
1555           }
1556        }
1557     }
1558
1559     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1560     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1561     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1562         return value_mated_in(ply);
1563
1564     // Update transposition table
1565     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1566     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1567     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), f, d, ss->bestMove, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1568
1569     // Update killers only for checking moves that fails high
1570     if (    bestValue >= beta
1571         && !pos.move_is_capture_or_promotion(ss->bestMove))
1572         update_killers(ss->bestMove, ss);
1573
1574     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1575
1576     return bestValue;
1577   }
1578
1579
1580   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1581   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1582   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1583   // table, done a null move search, and searched the first move before
1584   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1585   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1586   // care of after we return from the split point.
1587
1588   template <NodeType PvNode>
1589   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1590
1591     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1592     assert(TM.active_threads() > 1);
1593
1594     StateInfo st;
1595     Move move;
1596     Depth ext, newDepth;
1597     Value value;
1598     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1599     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1600     int moveCount;
1601     value = -VALUE_INFINITE;
1602
1603     Position pos(*sp->pos, threadID);
1604     CheckInfo ci(pos);
1605     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1606     isCheck = pos.is_check();
1607
1608     // Step 10. Loop through moves
1609     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1610     lock_grab(&(sp->lock));
1611
1612     while (    sp->bestValue < sp->beta
1613            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1614            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1615     {
1616       moveCount = ++sp->moveCount;
1617       lock_release(&(sp->lock));
1618
1619       assert(move_is_ok(move));
1620
1621       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1622       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1623
1624       // Step 11. Decide the new search depth
1625       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1626       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1627
1628       // Update current move
1629       ss->currentMove = move;
1630
1631       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1632       if (   !PvNode
1633           && !captureOrPromotion
1634           && !isCheck
1635           && !dangerous
1636           && !move_is_castle(move))
1637       {
1638           // Move count based pruning
1639           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1640               && !(sp->threatMove && connected_threat(pos, move, sp->threatMove))
1641               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1642           {
1643               lock_grab(&(sp->lock));
1644               continue;
1645           }
1646
1647           // Value based pruning
1648           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1649           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1650                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1651
1652           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1653           {
1654               lock_grab(&(sp->lock));
1655
1656               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1657                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1658               continue;
1659           }
1660       }
1661
1662       // Step 13. Make the move
1663       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1664
1665       // Step 14. Reduced search
1666       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1667       bool doFullDepthSearch = true;
1668
1669       if (   !captureOrPromotion
1670           && !dangerous
1671           && !move_is_castle(move)
1672           && !move_is_killer(move, ss))
1673       {
1674           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1675           if (ss->reduction)
1676           {
1677               Value localAlpha = sp->alpha;
1678               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1679               value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1680                                  : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, d, sp->ply+1);
1681
1682               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1683           }
1684
1685           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1686           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1687           // if the move fails high again then go with full depth search.
1688           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1689           {
1690               assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1691
1692               ss->reduction = OnePly;
1693               Value localAlpha = sp->alpha;
1694               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, sp->ply+1);
1695               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1696           }
1697           ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1698       }
1699
1700       // Step 15. Full depth search
1701       if (doFullDepthSearch)
1702       {
1703           Value localAlpha = sp->alpha;
1704           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1705                                     : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1);
1706
1707           // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1708           // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1709           // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1710           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1711               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, Depth(0), sp->ply+1)
1712                                         : - search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1);
1713       }
1714
1715       // Step 16. Undo move
1716       pos.undo_move(move);
1717
1718       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1719
1720       // Step 17. Check for new best move
1721       lock_grab(&(sp->lock));
1722
1723       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1724       {
1725           sp->bestValue = value;
1726
1727           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1728           {
1729               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1730                   sp->stopRequest = true;
1731
1732               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1733                   sp->alpha = value;
1734
1735               sp->parentSstack->bestMove = ss->bestMove = move;
1736           }
1737       }
1738     }
1739
1740     /* Here we have the lock still grabbed */
1741
1742     sp->slaves[threadID] = 0;
1743
1744     lock_release(&(sp->lock));
1745   }
1746
1747
1748   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1749   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1750   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1751   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1752   // second move is assumed to be a move from the current position.
1753
1754   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1755
1756     Square f1, t1, f2, t2;
1757     Piece p;
1758
1759     assert(move_is_ok(m1));
1760     assert(move_is_ok(m2));
1761
1762     if (m2 == MOVE_NONE)
1763         return false;
1764
1765     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1766     f2 = move_from(m2);
1767     t1 = move_to(m1);
1768     if (f2 == t1)
1769         return true;
1770
1771     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1772     t2 = move_to(m2);
1773     f1 = move_from(m1);
1774     if (t2 == f1)
1775         return true;
1776
1777     // Case 3: Moving through the vacated square
1778     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1779         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1780       return true;
1781
1782     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1783     p = pos.piece_on(t1);
1784     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1785         return true;
1786
1787     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1788     if (    piece_is_slider(p)
1789         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1790         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1791     {
1792         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1793         // move is the opposite of the checking piece.
1794         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1795         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1796
1797         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1798             return true;
1799     }
1800     return false;
1801   }
1802
1803
1804   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one eventually
1805   // compensated for the ply.
1806
1807   bool value_is_mate(Value value) {
1808
1809     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1810
1811     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1812           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1813   }
1814
1815
1816   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1817   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1818   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1819
1820   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1821
1822     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1823       return v + ply;
1824
1825     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1826       return v - ply;
1827
1828     return v;
1829   }
1830
1831
1832   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1833   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1834
1835   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1836
1837     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1838       return v - ply;
1839
1840     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1841       return v + ply;
1842
1843     return v;
1844   }
1845
1846
1847   // move_is_killer() checks if the given move is among the killer moves
1848
1849   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1850
1851       if (ss->killers[0] == m || ss->killers[1] == m)
1852           return true;
1853
1854       return false;
1855   }
1856
1857
1858   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1859   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1860   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1861   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1862   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1863   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1864   template <NodeType PvNode>
1865   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1866                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1867
1868     assert(m != MOVE_NONE);
1869
1870     Depth result = Depth(0);
1871     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1872
1873     if (*dangerous)
1874     {
1875         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1876             result += CheckExtension[PvNode];
1877
1878         if (singleEvasion)
1879             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1880
1881         if (mateThreat)
1882             result += MateThreatExtension[PvNode];
1883     }
1884
1885     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1886     {
1887         Color c = pos.side_to_move();
1888         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1889         {
1890             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1891             *dangerous = true;
1892         }
1893         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1894         {
1895             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1896             *dangerous = true;
1897         }
1898     }
1899
1900     if (   captureOrPromotion
1901         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1902         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1903             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1904         && !move_is_promotion(m)
1905         && !move_is_ep(m))
1906     {
1907         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1908         *dangerous = true;
1909     }
1910
1911     if (   PvNode
1912         && captureOrPromotion
1913         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1914         && pos.see_sign(m) >= 0)
1915     {
1916         result += OnePly/2;
1917         *dangerous = true;
1918     }
1919
1920     return Min(result, OnePly);
1921   }
1922
1923
1924   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1925   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1926
1927   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1928
1929     assert(move_is_ok(m));
1930     assert(threat && move_is_ok(threat));
1931     assert(!pos.move_is_check(m));
1932     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1933     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1934
1935     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1936
1937     mfrom = move_from(m);
1938     mto = move_to(m);
1939     tfrom = move_from(threat);
1940     tto = move_to(threat);
1941
1942     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1943     if (mfrom == tto)
1944         return true;
1945
1946     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1947     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1948     if (   pos.move_is_capture(threat)
1949         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1950             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1951         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1952         return true;
1953
1954     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1955     // prune safe moves which block its ray.
1956     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1957         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1958         && pos.see_sign(m) >= 0)
1959         return true;
1960
1961     return false;
1962   }
1963
1964
1965   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1966   // can be used at a given point in search.
1967
1968   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1969
1970     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1971
1972     return   (   tte->depth() >= depth
1973               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
1974               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
1975
1976           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
1977               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
1978   }
1979
1980
1981   // refine_eval() returns the transposition table score if
1982   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1983
1984   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1985
1986       if (!tte)
1987           return defaultEval;
1988
1989       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1990
1991       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
1992           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
1993           return v;
1994
1995       return defaultEval;
1996   }
1997
1998
1999   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2000   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2001
2002   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2003                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2004
2005     Move m;
2006
2007     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2008
2009     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2010     {
2011         m = movesSearched[i];
2012
2013         assert(m != move);
2014
2015         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2016             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2017     }
2018   }
2019
2020
2021   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2022   // among the killer moves of that ply.
2023
2024   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2025
2026     if (m == ss->killers[0])
2027         return;
2028
2029     ss->killers[1] = ss->killers[0];
2030     ss->killers[0] = m;
2031   }
2032
2033
2034   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2035   // the static position evaluation before and after the move.
2036
2037   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2038
2039     if (   m != MOVE_NULL
2040         && before != VALUE_NONE
2041         && after != VALUE_NONE
2042         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2043         && !move_is_castle(m)
2044         && !move_is_promotion(m))
2045         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2046   }
2047
2048
2049   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2050   // since the beginning of the current search.
2051
2052   int current_search_time() {
2053
2054     return get_system_time() - SearchStartTime;
2055   }
2056
2057
2058   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI protocol
2059
2060   std::string value_to_uci(Value v) {
2061
2062     std::stringstream s;
2063
2064     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * OnePly)
2065       s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to pawn = 100
2066     else
2067       s << "mate " << (v > 0 ? (VALUE_MATE - v + 1) / 2 : -(VALUE_MATE + v) / 2 );
2068
2069     return s.str();
2070   }
2071
2072   // nps() computes the current nodes/second count.
2073
2074   int nps() {
2075
2076     int t = current_search_time();
2077     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2078   }
2079
2080
2081   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2082   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2083   // search.
2084
2085   void poll() {
2086
2087     static int lastInfoTime;
2088     int t = current_search_time();
2089
2090     //  Poll for input
2091     if (Bioskey())
2092     {
2093         // We are line oriented, don't read single chars
2094         std::string command;
2095
2096         if (!std::getline(std::cin, command))
2097             command = "quit";
2098
2099         if (command == "quit")
2100         {
2101             AbortSearch = true;
2102             PonderSearch = false;
2103             Quit = true;
2104             return;
2105         }
2106         else if (command == "stop")
2107         {
2108             AbortSearch = true;
2109             PonderSearch = false;
2110         }
2111         else if (command == "ponderhit")
2112             ponderhit();
2113     }
2114
2115     // Print search information
2116     if (t < 1000)
2117         lastInfoTime = 0;
2118
2119     else if (lastInfoTime > t)
2120         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2121         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2122         lastInfoTime = 0;
2123
2124     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2125     {
2126         lastInfoTime = t;
2127
2128         if (dbg_show_mean)
2129             dbg_print_mean();
2130
2131         if (dbg_show_hit_rate)
2132             dbg_print_hit_rate();
2133
2134         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2135              << " time " << t << endl;
2136     }
2137
2138     // Should we stop the search?
2139     if (PonderSearch)
2140         return;
2141
2142     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2143                            && !AspirationFailLow
2144                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2145
2146     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2147                      || stillAtFirstMove;
2148
2149     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2150         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2151         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2152         AbortSearch = true;
2153   }
2154
2155
2156   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2157   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2158   // it correctly predicted the opponent's move.
2159
2160   void ponderhit() {
2161
2162     int t = current_search_time();
2163     PonderSearch = false;
2164
2165     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2166                            && !AspirationFailLow
2167                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2168
2169     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2170                      || stillAtFirstMove;
2171
2172     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2173         AbortSearch = true;
2174   }
2175
2176
2177   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2178   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2179
2180   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2181
2182     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2183     {
2184         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2185         ss->skipNullMove = false;
2186         ss->reduction = Depth(0);
2187
2188         if (i < 3)
2189             ss->killers[0] = ss->killers[1] = ss->mateKiller = MOVE_NONE;
2190     }
2191   }
2192
2193
2194   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2195   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2196   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2197   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2198   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2199   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2200
2201   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2202
2203     std::string command;
2204
2205     while (true)
2206     {
2207         if (!std::getline(std::cin, command))
2208             command = "quit";
2209
2210         if (command == "quit")
2211         {
2212             Quit = true;
2213             break;
2214         }
2215         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2216             break;
2217     }
2218   }
2219
2220
2221   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2222   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2223
2224   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2225
2226     cout << "info depth " << Iteration
2227          << " score "     << value_to_uci(value)
2228          << (value >= beta ? " lowerbound" : value <= alpha ? " upperbound" : "")
2229          << " time "  << current_search_time()
2230          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2231          << " nps "   << nps()
2232          << " pv ";
2233
2234     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2235         cout << *m << " ";
2236
2237     cout << endl;
2238
2239     if (UseLogFile)
2240     {
2241         ValueType t = value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2242                       value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2243
2244         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2245                              TM.nodes_searched(), value, t, pv) << endl;
2246     }
2247   }
2248
2249
2250   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2251   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2252   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2253
2254   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]) {
2255
2256     StateInfo st;
2257     TTEntry* tte;
2258     Position p(pos, pos.thread());
2259     EvalInfo ei;
2260     Value v;
2261
2262     for (int i = 0; pv[i] != MOVE_NONE; i++)
2263     {
2264         tte = TT.retrieve(p.get_key());
2265         if (!tte || tte->move() != pv[i])
2266         {
2267             v = (p.is_check() ? VALUE_NONE : evaluate(p, ei));
2268             TT.store(p.get_key(), VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[i], v, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
2269         }
2270         p.do_move(pv[i], st);
2271     }
2272   }
2273
2274
2275   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2276   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2277   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2278   // long PV to print that is important for position analysis.
2279
2280   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]) {
2281
2282     StateInfo st;
2283     TTEntry* tte;
2284     Position p(pos, pos.thread());
2285     int ply = 0;
2286
2287     assert(bestMove != MOVE_NONE);
2288
2289     pv[ply] = bestMove;
2290     p.do_move(pv[ply++], st);
2291
2292     while (   (tte = TT.retrieve(p.get_key())) != NULL
2293            && tte->move() != MOVE_NONE
2294            && move_is_legal(p, tte->move())
2295            && ply < PLY_MAX
2296            && (!p.is_draw() || ply < 2))
2297     {
2298         pv[ply] = tte->move();
2299         p.do_move(pv[ply++], st);
2300     }
2301     pv[ply] = MOVE_NONE;
2302   }
2303
2304
2305   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2306   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2307   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2308   // threads and one for Windows threads.
2309
2310 #if !defined(_MSC_VER)
2311
2312   void* init_thread(void *threadID) {
2313
2314     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2315     return NULL;
2316   }
2317
2318 #else
2319
2320   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2321
2322     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2323     return 0;
2324   }
2325
2326 #endif
2327
2328
2329   /// The ThreadsManager class
2330
2331   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2332   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2333   // counters used to sort the moves at root.
2334
2335   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2336
2337     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2338         threads[i].nodes = 0ULL;
2339   }
2340
2341   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2342
2343     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2344         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2345   }
2346
2347   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2348
2349     int64_t result = 0ULL;
2350     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2351         result += threads[i].nodes;
2352
2353     return result;
2354   }
2355
2356   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2357
2358     our = their = 0UL;
2359     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2360     {
2361         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2362         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2363     }
2364   }
2365
2366
2367   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2368   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2369   // object for which the current thread is the master.
2370
2371   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2372
2373     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2374
2375     while (true)
2376     {
2377         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2378         // master should exit as last one.
2379         if (AllThreadsShouldExit)
2380         {
2381             assert(!sp);
2382             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2383             return;
2384         }
2385
2386         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2387         // instead of wasting CPU time polling for work.
2388         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2389         {
2390             assert(!sp);
2391             assert(threadID != 0);
2392             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2393
2394 #if !defined(_MSC_VER)
2395             lock_grab(&WaitLock);
2396             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2397                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2398             lock_release(&WaitLock);
2399 #else
2400             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2401 #endif
2402         }
2403
2404         // If thread has just woken up, mark it as available
2405         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2406             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2407
2408         // If this thread has been assigned work, launch a search
2409         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2410         {
2411             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2412
2413             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2414
2415             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2416                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2417             else
2418                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2419
2420             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2421
2422             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2423         }
2424
2425         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2426         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2427         int i = 0;
2428         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2429
2430         if (i == ActiveThreads)
2431         {
2432             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2433             // be sure sp->lock has been released before to return.
2434             lock_grab(&(sp->lock));
2435             lock_release(&(sp->lock));
2436
2437             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2438
2439             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2440             return;
2441         }
2442     }
2443   }
2444
2445
2446   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2447   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2448   // objects.
2449
2450   void ThreadsManager::init_threads() {
2451
2452     volatile int i;
2453     bool ok;
2454
2455 #if !defined(_MSC_VER)
2456     pthread_t pthread[1];
2457 #endif
2458
2459     // Initialize global locks
2460     lock_init(&MPLock);
2461     lock_init(&WaitLock);
2462
2463 #if !defined(_MSC_VER)
2464     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2465 #else
2466     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2467         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2468 #endif
2469
2470     // Initialize splitPoints[] locks
2471     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2472         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2473             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2474
2475     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2476     AllThreadsShouldExit = false;
2477
2478     // Threads will be put to sleep as soon as created
2479     AllThreadsShouldSleep = true;
2480
2481     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2482     ActiveThreads = 1;
2483     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2484     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2485         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2486
2487     // Launch the helper threads
2488     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2489     {
2490
2491 #if !defined(_MSC_VER)
2492         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2493 #else
2494         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2495 #endif
2496
2497         if (!ok)
2498         {
2499             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2500             Application::exit_with_failure();
2501         }
2502
2503         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2504         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2505     }
2506   }
2507
2508
2509   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2510   // helper threads exit cleanly.
2511
2512   void ThreadsManager::exit_threads() {
2513
2514     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2515     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2516     wake_sleeping_threads();
2517
2518     // This makes the threads to exit idle_loop()
2519     AllThreadsShouldExit = true;
2520
2521     // Wait for thread termination
2522     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2523         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2524
2525     // Now we can safely destroy the locks
2526     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2527         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2528             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2529
2530     lock_destroy(&WaitLock);
2531     lock_destroy(&MPLock);
2532   }
2533
2534
2535   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2536   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2537   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2538
2539   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2540
2541     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2542
2543     SplitPoint* sp;
2544
2545     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2546     return sp != NULL;
2547   }
2548
2549
2550   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2551   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2552   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2553   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2554   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2555   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2556   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2557
2558   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2559
2560     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2561     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2562     assert(ActiveThreads > 1);
2563
2564     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2565         return false;
2566
2567     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2568     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2569
2570     if (localActiveSplitPoints == 0)
2571         // No active split points means that the thread is available as
2572         // a slave for any other thread.
2573         return true;
2574
2575     if (ActiveThreads == 2)
2576         return true;
2577
2578     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2579     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2580     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2581     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2582         return true;
2583
2584     return false;
2585   }
2586
2587
2588   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2589   // a slave for the thread with threadID "master".
2590
2591   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2592
2593     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2594     assert(ActiveThreads > 1);
2595
2596     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2597         if (thread_is_available(i, master))
2598             return true;
2599
2600     return false;
2601   }
2602
2603
2604   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2605   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2606   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2607   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2608   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2609   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2610   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2611   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2612   // split() returns.
2613
2614   template <bool Fake>
2615   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2616                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, Move threatMove,
2617                              bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2618     assert(p.is_ok());
2619     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2620     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2621     assert(*bestValue <= *alpha);
2622     assert(*alpha < beta);
2623     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2624     assert(depth > Depth(0));
2625     assert(p.thread() >= 0 && p.thread() < ActiveThreads);
2626     assert(ActiveThreads > 1);
2627
2628     int i, master = p.thread();
2629     Thread& masterThread = threads[master];
2630
2631     lock_grab(&MPLock);
2632
2633     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2634     // active split points, don't split.
2635     if (   !available_thread_exists(master)
2636         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2637     {
2638         lock_release(&MPLock);
2639         return;
2640     }
2641
2642     // Pick the next available split point object from the split point stack
2643     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2644
2645     // Initialize the split point object
2646     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2647     splitPoint.stopRequest = false;
2648     splitPoint.ply = ply;
2649     splitPoint.depth = depth;
2650     splitPoint.threatMove = threatMove;
2651     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2652     splitPoint.alpha = *alpha;
2653     splitPoint.beta = beta;
2654     splitPoint.pvNode = pvNode;
2655     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2656     splitPoint.mp = mp;
2657     splitPoint.moveCount = *moveCount;
2658     splitPoint.pos = &p;
2659     splitPoint.parentSstack = ss;
2660     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2661         splitPoint.slaves[i] = 0;
2662
2663     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2664
2665     // If we are here it means we are not available
2666     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2667
2668     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2669
2670     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2671     for (i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2672         if (thread_is_available(i, master))
2673         {
2674             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2675             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2676             splitPoint.slaves[i] = 1;
2677             workersCnt++;
2678         }
2679
2680     assert(Fake || workersCnt > 1);
2681
2682     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2683     lock_release(&MPLock);
2684
2685     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2686     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2687     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2688         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2689         {
2690             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2691
2692             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2693
2694             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2695         }
2696
2697     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2698     // which it will instantly launch a search, because its state is
2699     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2700     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2701     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2702     idle_loop(master, &splitPoint);
2703
2704     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2705     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2706     lock_grab(&MPLock);
2707
2708     *alpha = splitPoint.alpha;
2709     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2710     masterThread.activeSplitPoints--;
2711     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2712
2713     lock_release(&MPLock);
2714   }
2715
2716
2717   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2718   // to start a new search from the root.
2719
2720   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2721
2722     assert(AllThreadsShouldSleep);
2723     assert(ActiveThreads > 0);
2724
2725     AllThreadsShouldSleep = false;
2726
2727     if (ActiveThreads == 1)
2728         return;
2729
2730 #if !defined(_MSC_VER)
2731     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2732     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2733     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2734 #else
2735     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2736         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2737 #endif
2738
2739   }
2740
2741
2742   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2743   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2744   // finished the job and should be idle.
2745
2746   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2747
2748     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2749
2750     // This makes the threads to go to sleep
2751     AllThreadsShouldSleep = true;
2752   }
2753
2754   /// The RootMoveList class
2755
2756   // RootMoveList c'tor
2757
2758   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2759
2760     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2761     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2762     StateInfo st;
2763     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2764
2765     // Initialize search stack
2766     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2767     ss[0].currentMove = ss[0].bestMove = MOVE_NONE;
2768     ss[0].eval = VALUE_NONE;
2769
2770     // Generate all legal moves
2771     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2772
2773     // Add each move to the moves[] array
2774     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2775     {
2776         bool includeMove = includeAllMoves;
2777
2778         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2779             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2780
2781         if (!includeMove)
2782             continue;
2783
2784         // Find a quick score for the move
2785         pos.do_move(cur->move, st);
2786         ss[0].currentMove = cur->move;
2787         moves[count].move = cur->move;
2788         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1);
2789         moves[count].pv[0] = cur->move;
2790         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2791         pos.undo_move(cur->move);
2792         count++;
2793     }
2794     sort();
2795   }
2796
2797
2798   // RootMoveList simple methods definitions
2799
2800   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2801
2802     moves[moveNum].nodes = nodes;
2803     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2804   }
2805
2806   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2807
2808     moves[moveNum].ourBeta = our;
2809     moves[moveNum].theirBeta = their;
2810   }
2811
2812   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2813
2814     int j;
2815
2816     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2817         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2818
2819     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2820   }
2821
2822
2823   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2824   // iteration.
2825
2826   void RootMoveList::sort() {
2827
2828     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2829   }
2830
2831
2832   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2833   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2834   // correctly in MultiPV mode.
2835
2836   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2837
2838     int i,j;
2839
2840     for (i = 1; i <= n; i++)
2841     {
2842         RootMove rm = moves[i];
2843         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2844             moves[j] = moves[j - 1];
2845
2846         moves[j] = rm;
2847     }
2848   }
2849
2850 } // namspace