aaff2f547dfd5c90c2cf9539a80957076728a2ef
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45 using std::cout;
46 using std::endl;
47
48 ////
49 //// Local definitions
50 ////
51
52 namespace {
53
54   /// Types
55
56
57   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
58   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
59   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
60   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
61
62   class ThreadsManager {
63     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
64        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
65        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
66     */
67   public:
68     void init_threads();
69     void exit_threads();
70
71     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
72     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
73     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
74     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
75
76     void resetNodeCounters();
77     void resetBetaCounters();
78     int64_t nodes_searched() const;
79     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
80     bool available_thread_exists(int master) const;
81     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
82     bool thread_should_stop(int threadID) const;
83     void wake_sleeping_threads();
84     void put_threads_to_sleep();
85     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp);
86     bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
87                Depth depth, bool mateThreat, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode);
88
89   private:
90     friend void poll();
91
92     int ActiveThreads;
93     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
94     Thread threads[MAX_THREADS];
95     SplitPoint SplitPointStack[MAX_THREADS][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
96
97     Lock MPLock, WaitLock;
98
99 #if !defined(_MSC_VER)
100     pthread_cond_t WaitCond;
101 #else
102     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
103 #endif
104
105   };
106
107   // FIXME: document me
108
109   enum NullStatus {
110       ALLOW_NULLMOVE,
111       FORBID_NULLMOVE,
112       VERIFY_NULLMOVE
113   };
114
115   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
116   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
117   // in the case of moves which fail low).
118
119   struct RootMove {
120
121     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
122
123     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
124     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
125     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
126     // have equal score but m1 has the higher node count.
127     bool operator<(const RootMove& m) const {
128
129         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
130     }
131
132     Move move;
133     Value score;
134     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
135     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
136   };
137
138
139   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
140   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
141
142   class RootMoveList {
143
144   public:
145     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
146
147     int move_count() const { return count; }
148     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
149     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
150     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
151     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
152     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
153
154     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
155     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
156     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
157     void sort();
158     void sort_multipv(int n);
159
160   private:
161     static const int MaxRootMoves = 500;
162     RootMove moves[MaxRootMoves];
163     int count;
164   };
165
166
167   /// Adjustments
168
169   // Step 6. Razoring
170
171   // Maximum depth for razoring
172   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
173
174   // Dynamic razoring margin based on depth
175   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
176
177   // Step 8. Null move search with verification search
178
179   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
180   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
181   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
182
183   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
184   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
185
186   // Step 9. Internal iterative deepening
187
188   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
189   const Depth IIDDepthAtPVNodes = 5 * OnePly;
190   const Depth IIDDepthAtNonPVNodes = 8 * OnePly;
191
192   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
193   // when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
194   const Value IIDMargin = Value(0x100);
195
196   // Step 11. Decide the new search depth
197
198   // Extensions. Configurable UCI options
199   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
200   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
201   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
202
203   // Minimum depth for use of singular extension
204   const Depth SingularExtensionDepthAtPVNodes = 6 * OnePly;
205   const Depth SingularExtensionDepthAtNonPVNodes = 8 * OnePly;
206
207   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
208   // remaining ones we will extend it.
209   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
210
211   // Step 12. Futility pruning
212
213   // Futility margin for quiescence search
214   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
215
216   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
217   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
218   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
219
220   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 0)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
221   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
222
223   // Step 14. Reduced search
224
225   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
226   int8_t    PVReductionMatrix[64][64]; // [depth][moveNumber]
227   int8_t NonPVReductionMatrix[64][64]; // [depth][moveNumber]
228
229   inline Depth    pv_reduction(Depth d, int mn) { return (Depth)    PVReductionMatrix[Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
230   inline Depth nonpv_reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) NonPVReductionMatrix[Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
231
232   // Common adjustments
233
234   // Search depth at iteration 1
235   const Depth InitialDepth = OnePly;
236
237   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
238   // better than the second best move.
239   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
240
241   // Last seconds noise filtering (LSN)
242   const bool UseLSNFiltering = true;
243   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
244   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
245   bool loseOnTime = false;
246
247
248   /// Global variables
249
250   // Iteration counter
251   int Iteration;
252
253   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
254   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
255   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
256
257   // Search window management
258   int AspirationDelta;
259
260   // MultiPV mode
261   int MultiPV;
262
263   // Time managment variables
264   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
265   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
266   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
267   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
268
269   // Log file
270   bool UseLogFile;
271   std::ofstream LogFile;
272
273   // Multi-threads related variables
274   Depth MinimumSplitDepth;
275   int MaxThreadsPerSplitPoint;
276   ThreadsManager TM;
277
278   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
279   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
280   int NodesSincePoll;
281   int NodesBetweenPolls = 30000;
282
283   // History table
284   History H;
285
286   /// Local functions
287
288   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
289   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
290   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
291   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth, int ply, NullStatus nullStatus, int threadID, Move excludedMove = MOVE_NONE);
292   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
293   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
294   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
295   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
296   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
297   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
298   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
299   bool value_is_mate(Value value);
300   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
301   Depth extension(const Position&, Move, bool, bool, bool, bool, bool, bool*);
302   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
303   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
304   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply, bool allowNullmove);
305   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
306   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
307   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
308   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
309
310   int current_search_time();
311   int nps();
312   void poll();
313   void ponderhit();
314   void wait_for_stop_or_ponderhit();
315   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
316   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value);
317
318 #if !defined(_MSC_VER)
319   void *init_thread(void *threadID);
320 #else
321   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
322 #endif
323
324 }
325
326
327 ////
328 //// Functions
329 ////
330
331 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
332 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
333
334 void init_threads() { TM.init_threads(); }
335 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
336 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
337
338
339 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
340 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
341
342 int perft(Position& pos, Depth depth)
343 {
344     StateInfo st;
345     Move move;
346     int sum = 0;
347     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
348
349     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
350     // the moves, just to count them.
351     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
352     {
353         while (mp.get_next_move()) sum++;
354         return sum;
355     }
356
357     // Loop through all legal moves
358     CheckInfo ci(pos);
359     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
360     {
361         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
362         sum += perft(pos, depth - OnePly);
363         pos.undo_move(move);
364     }
365     return sum;
366 }
367
368
369 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
370 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
371 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
372 /// when a quit command is received during the search.
373
374 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
375            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
376            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
377
378   // Initialize global search variables
379   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
380   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
381   NodesSincePoll = 0;
382   TM.resetNodeCounters();
383   SearchStartTime = get_system_time();
384   ExactMaxTime = maxTime;
385   MaxDepth = maxDepth;
386   MaxNodes = maxNodes;
387   InfiniteSearch = infinite;
388   PonderSearch = ponder;
389   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
390
391   // Look for a book move, only during games, not tests
392   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
393   {
394       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
395           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
396
397       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
398       if (bookMove != MOVE_NONE)
399       {
400           if (PonderSearch)
401               wait_for_stop_or_ponderhit();
402
403           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
404           return true;
405       }
406   }
407
408   // Reset loseOnTime flag at the beginning of a new game
409   if (button_was_pressed("New Game"))
410       loseOnTime = false;
411
412   // Read UCI option values
413   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
414   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
415       TT.clear();
416
417   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
418   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
419   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
420   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
421   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
422   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
423   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
424   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
425   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
426   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
427   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
428   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
429
430   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
431   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
432   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
433   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
434   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
435
436   if (UseLogFile)
437       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
438
439   read_weights(pos.side_to_move());
440
441   // Set the number of active threads
442   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
443   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
444   {
445       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
446       init_eval(TM.active_threads());
447   }
448
449   // Wake up sleeping threads
450   TM.wake_sleeping_threads();
451
452   // Set thinking time
453   int myTime = time[side_to_move];
454   int myIncrement = increment[side_to_move];
455   if (UseTimeManagement)
456   {
457       if (!movesToGo) // Sudden death time control
458       {
459           if (myIncrement)
460           {
461               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
462               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
463           }
464           else // Blitz game without increment
465           {
466               MaxSearchTime = myTime / 30;
467               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
468           }
469       }
470       else // (x moves) / (y minutes)
471       {
472           if (movesToGo == 1)
473           {
474               MaxSearchTime = myTime / 2;
475               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
476           }
477           else
478           {
479               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
480               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
481           }
482       }
483
484       if (get_option_value_bool("Ponder"))
485       {
486           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
487           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
488       }
489   }
490
491   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
492   // heavy time pressure.
493   if (MaxNodes)
494       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
495   else if (myTime && myTime < 1000)
496       NodesBetweenPolls = 1000;
497   else if (myTime && myTime < 5000)
498       NodesBetweenPolls = 5000;
499   else
500       NodesBetweenPolls = 30000;
501
502   // Write search information to log file
503   if (UseLogFile)
504       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
505               << "infinite: "  << infinite
506               << " ponder: "   << ponder
507               << " time: "     << myTime
508               << " increment: " << myIncrement
509               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
510
511   // LSN filtering. Used only for developing purposes, disabled by default
512   if (   UseLSNFiltering
513       && loseOnTime)
514   {
515       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
516        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
517            /* wait here */;
518   }
519
520   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
521   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
522
523   if (UseLSNFiltering)
524   {
525       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
526       // decide to lose on time.
527       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
528           && myTime < LSNTime
529           && myIncrement == 0
530           && movesToGo == 0
531           && v < -LSNValue)
532       {
533           loseOnTime = true;
534       }
535       else if (loseOnTime)
536       {
537           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
538           loseOnTime = false;
539       }
540   }
541
542   if (UseLogFile)
543       LogFile.close();
544
545   TM.put_threads_to_sleep();
546
547   return !Quit;
548 }
549
550
551 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
552
553 void init_search() {
554
555   // Init our reduction lookup tables
556   for (int i = 1; i < 64; i++) // i == depth (OnePly = 1)
557       for (int j = 1; j < 64; j++) // j == moveNumber
558       {
559           double    pvRed = 0.5 + log(double(i)) * log(double(j)) / 6.0;
560           double nonPVRed = 0.5 + log(double(i)) * log(double(j)) / 3.0;
561           PVReductionMatrix[i][j]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
562           NonPVReductionMatrix[i][j] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
563       }
564
565   // Init futility margins array
566   for (int i = 0; i < 16; i++) // i == depth (OnePly = 2)
567       for (int j = 0; j < 64; j++) // j == moveNumber
568       {
569           // FIXME: test using log instead of BSR
570           FutilityMarginsMatrix[i][j] = (i < 2 ? 0 : 112 * bitScanReverse32(i * i / 2)) - 8 * j;
571       }
572
573   // Init futility move count array
574   for (int i = 0; i < 32; i++) // i == depth (OnePly = 2)
575       FutilityMoveCountArray[i] = 3 + (1 << (3 * i / 8));
576 }
577
578
579 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
580 // new search from the root.
581 void SearchStack::init(int ply) {
582
583   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
584   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
585   reduction = Depth(0);
586   eval = VALUE_NONE;
587 }
588
589 void SearchStack::initKillers() {
590
591   mateKiller = MOVE_NONE;
592   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
593       killers[i] = MOVE_NONE;
594 }
595
596 namespace {
597
598   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
599   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
600   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
601   // reached.
602
603   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
604
605     Position p(pos);
606     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
607     Move EasyMove = MOVE_NONE;
608     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
609
610     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
611     RootMoveList rml(p, searchMoves);
612
613     // Handle special case of searching on a mate/stale position
614     if (rml.move_count() == 0)
615     {
616         if (PonderSearch)
617             wait_for_stop_or_ponderhit();
618
619         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
620     }
621
622     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
623     // so to output information also for iteration 1.
624     cout << "info depth " << 1
625          << "\ninfo depth " << 1
626          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
627          << " time " << current_search_time()
628          << " nodes " << TM.nodes_searched()
629          << " nps " << nps()
630          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
631
632     // Initialize
633     TT.new_search();
634     H.clear();
635     init_ss_array(ss);
636     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
637     Iteration = 1;
638
639     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
640     if (   rml.move_count() == 1
641         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
642         EasyMove = rml.get_move(0);
643
644     // Iterative deepening loop
645     while (Iteration < PLY_MAX)
646     {
647         // Initialize iteration
648         Iteration++;
649         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
650
651         cout << "info depth " << Iteration << endl;
652
653         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
654         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
655         {
656             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
657             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
658
659             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
660             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
661
662             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
663             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
664         }
665
666         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
667         value = root_search(p, ss, rml, &alpha, &beta);
668
669         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
670         // been overwritten during the search.
671         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
672
673         if (AbortSearch)
674             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
675
676         //Save info about search result
677         ValueByIteration[Iteration] = value;
678
679         // Drop the easy move if differs from the new best move
680         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
681             EasyMove = MOVE_NONE;
682
683         if (UseTimeManagement)
684         {
685             // Time to stop?
686             bool stopSearch = false;
687
688             // Stop search early if there is only a single legal move,
689             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
690             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
691                 stopSearch = true;
692
693             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
694             if (  Iteration >= 6
695                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
696                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
697                 stopSearch = true;
698
699             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
700             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
701             if (   Iteration >= 8
702                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
703                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
704                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
705                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
706                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
707                 stopSearch = true;
708
709             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
710             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
711                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
712                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
713
714             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
715             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
716             // move at the next iteration anyway.
717             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
718                 stopSearch = true;
719
720             if (stopSearch)
721             {
722                 if (PonderSearch)
723                     StopOnPonderhit = true;
724                 else
725                     break;
726             }
727         }
728
729         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
730             break;
731     }
732
733     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
734     // best move before we are told to do so.
735     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
736         wait_for_stop_or_ponderhit();
737     else
738         // Print final search statistics
739         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
740              << " nps " << nps()
741              << " time " << current_search_time()
742              << " hashfull " << TT.full() << endl;
743
744     // Print the best move and the ponder move to the standard output
745     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
746     {
747         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
748         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
749     }
750
751     assert(ss[0].pv[0] != MOVE_NONE);
752
753     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
754
755     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
756         cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
757
758     cout << endl;
759
760     if (UseLogFile)
761     {
762         if (dbg_show_mean)
763             dbg_print_mean(LogFile);
764
765         if (dbg_show_hit_rate)
766             dbg_print_hit_rate(LogFile);
767
768         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
769                 << "\nNodes/second: " << nps()
770                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]);
771
772         StateInfo st;
773         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
774         LogFile << "\nPonder move: "
775                 << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
776                 << endl;
777     }
778     return rml.get_move_score(0);
779   }
780
781
782   // root_search() is the function which searches the root node. It is
783   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
784   // scheme, prints some information to the standard output and handles
785   // the fail low/high loops.
786
787   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
788
789     EvalInfo ei;
790     StateInfo st;
791     CheckInfo ci(pos);
792     int64_t nodes;
793     Move move;
794     Depth depth, ext, newDepth;
795     Value value, alpha, beta;
796     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
797     int researchCountFH, researchCountFL;
798
799     researchCountFH = researchCountFL = 0;
800     alpha = *alphaPtr;
801     beta = *betaPtr;
802     isCheck = pos.is_check();
803
804     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, but I can see no good reason for this, FIXME)
805     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root, because we do not initialize root node)
806     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
807     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
808
809     // Step 5. Evaluate the position statically
810     // At root we do this only to get reference value for child nodes
811     if (!isCheck)
812         ss[0].eval = evaluate(pos, ei, 0);
813     else
814         ss[0].eval = VALUE_NONE; // HACK because we do not initialize root node
815
816     // Step 6. Razoring (omitted at root)
817     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
818     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
819     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
820
821     // Step extra. Fail low loop
822     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
823     // with bigger window until we are not failing low anymore.
824     while (1)
825     {
826         // Sort the moves before to (re)search
827         rml.sort();
828
829         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
830         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
831         {
832             // This is used by time management
833             FirstRootMove = (i == 0);
834
835             // Save the current node count before the move is searched
836             nodes = TM.nodes_searched();
837
838             // Reset beta cut-off counters
839             TM.resetBetaCounters();
840
841             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
842             // the standard output.
843             move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
844
845             if (current_search_time() >= 1000)
846                 cout << "info currmove " << move
847                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
848
849             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
850             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
851
852             // Step 11. Decide the new search depth
853             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
854             ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
855             newDepth = depth + ext;
856
857             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
858
859             // Step extra. Fail high loop
860             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
861             // high anymore.
862             value = - VALUE_INFINITE;
863
864             while (1)
865             {
866                 // Step 13. Make the move
867                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
868
869                 // Step extra. pv search
870                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
871                 // and for fail high research (value > alpha)
872                 if (i < MultiPV || value > alpha)
873                 {
874                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
875                     if (MultiPV > 1)
876                         alpha = -VALUE_INFINITE;
877
878                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
879                     value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
880                 }
881                 else
882                 {
883                     // Step 14. Reduced search
884                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
885                     bool doFullDepthSearch = true;
886
887                     if (    depth >= 3 * OnePly
888                         && !dangerous
889                         && !captureOrPromotion
890                         && !move_is_castle(move))
891                     {
892                         ss[0].reduction = pv_reduction(depth, i - MultiPV + 2);
893                         if (ss[0].reduction)
894                         {
895                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
896                             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[0].reduction, 1, ALLOW_NULLMOVE, 0);
897                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
898                         }
899                     }
900
901                     // Step 15. Full depth search
902                     if (doFullDepthSearch)
903                     {
904                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
905                         ss[0].reduction = Depth(0);
906                         value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, ALLOW_NULLMOVE, 0);
907
908                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
909                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
910                         if (value > alpha)
911                             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
912                     }
913                 }
914
915                 // Step 16. Undo move
916                 pos.undo_move(move);
917
918                 // Can we exit fail high loop ?
919                 if (AbortSearch || value < beta)
920                     break;
921
922                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
923                 // the score before research in case we run out of time while researching.
924                 rml.set_move_score(i, value);
925                 update_pv(ss, 0);
926                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
927                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
928
929                 // Print information to the standard output
930                 print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
931
932                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
933                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
934                 researchCountFH++;
935
936             } // End of fail high loop
937
938             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
939             // was aborted because the user interrupted the search or because we
940             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
941             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
942             // move and/or PV.
943             if (AbortSearch)
944                 break;
945
946             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
947             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
948             int64_t our, their;
949             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
950             rml.set_beta_counters(i, our, their);
951             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
952
953             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
954             assert(value < beta);
955
956             // Step 17. Check for new best move
957             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
958                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
959             else
960             {
961                 // PV move or new best move!
962
963                 // Update PV
964                 rml.set_move_score(i, value);
965                 update_pv(ss, 0);
966                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
967                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
968
969                 if (MultiPV == 1)
970                 {
971                     // We record how often the best move has been changed in each
972                     // iteration. This information is used for time managment: When
973                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
974                     if (i > 0)
975                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
976
977                     // Print information to the standard output
978                     print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
979
980                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
981                     if (value > alpha)
982                         alpha = value;
983                 }
984                 else // MultiPV > 1
985                 {
986                     rml.sort_multipv(i);
987                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
988                     {
989                         cout << "info multipv " << j + 1
990                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
991                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
992                              << " time " << current_search_time()
993                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
994                              << " nps " << nps()
995                              << " pv ";
996
997                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
998                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
999
1000                         cout << endl;
1001                     }
1002                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
1003                 }
1004             } // PV move or new best move
1005
1006             assert(alpha >= *alphaPtr);
1007
1008             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
1009
1010             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
1011                 StopOnPonderhit = false;
1012         }
1013
1014         // Can we exit fail low loop ?
1015         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
1016             break;
1017
1018         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1019         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
1020         researchCountFL++;
1021
1022     } // Fail low loop
1023
1024     // Sort the moves before to return
1025     rml.sort();
1026
1027     return alpha;
1028   }
1029
1030
1031   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1032
1033   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1034                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1035
1036     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1037     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1038     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1039     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1040
1041     Move movesSearched[256];
1042     EvalInfo ei;
1043     StateInfo st;
1044     const TTEntry* tte;
1045     Move ttMove, move;
1046     Depth ext, newDepth;
1047     Value bestValue, value, oldAlpha;
1048     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1049     bool mateThreat = false;
1050     int moveCount = 0;
1051     bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1052
1053     if (depth < OnePly)
1054         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1055
1056     // Step 1. Initialize node and poll
1057     // Polling can abort search.
1058     init_node(ss, ply, threadID);
1059
1060     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1061     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1062         return Value(0);
1063
1064     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1065         return VALUE_DRAW;
1066
1067     // Step 3. Mate distance pruning
1068     oldAlpha = alpha;
1069     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1070     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1071     if (alpha >= beta)
1072         return alpha;
1073
1074     // Step 4. Transposition table lookup
1075     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1076     // This is to avoid problems in the following areas:
1077     //
1078     // * Repetition draw detection
1079     // * Fifty move rule detection
1080     // * Searching for a mate
1081     // * Printing of full PV line
1082     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1083     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1084
1085     // Step 5. Evaluate the position statically
1086     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1087     isCheck = pos.is_check();
1088     if (!isCheck)
1089     {
1090         ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1091         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1092     }
1093
1094     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1095     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1096     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1097
1098     // Step 9. Internal iterative deepening
1099     if (   depth >= IIDDepthAtPVNodes
1100         && ttMove == MOVE_NONE)
1101     {
1102         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1103         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1104         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1105     }
1106
1107     // Initialize a MovePicker object for the current position
1108     mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1109     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1110     CheckInfo ci(pos);
1111
1112     // Step 10. Loop through moves
1113     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1114     while (   alpha < beta
1115            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1116            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1117     {
1118       assert(move_is_ok(move));
1119
1120       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1121       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1122       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1123
1124       // Step 11. Decide the new search depth
1125       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1126
1127       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1128       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1129       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1130       if (   depth >= SingularExtensionDepthAtPVNodes
1131           && tte
1132           && move == tte->move()
1133           && ext < OnePly
1134           && is_lower_bound(tte->type())
1135           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1136       {
1137           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1138
1139           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1140           {
1141               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingularExtensionMargin, depth / 2, ply, FORBID_NULLMOVE, threadID, move);
1142
1143               if (excValue < ttValue - SingularExtensionMargin)
1144                   ext = OnePly;
1145           }
1146       }
1147
1148       newDepth = depth - OnePly + ext;
1149
1150       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1151       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1152
1153       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1154
1155       // Step 13. Make the move
1156       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1157
1158       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1159       // The first move in list is the expected PV
1160       if (moveCount == 1)
1161           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1162       else
1163       {
1164         // Step 14. Reduced search
1165         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1166         bool doFullDepthSearch = true;
1167
1168         if (    depth >= 3 * OnePly
1169             && !dangerous
1170             && !captureOrPromotion
1171             && !move_is_castle(move)
1172             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1173         {
1174             ss[ply].reduction = pv_reduction(depth, moveCount);
1175             if (ss[ply].reduction)
1176             {
1177                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, ALLOW_NULLMOVE, threadID);
1178                 doFullDepthSearch = (value > alpha);
1179             }
1180         }
1181
1182         // Step 15. Full depth search
1183         if (doFullDepthSearch)
1184         {
1185             ss[ply].reduction = Depth(0);
1186             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, ALLOW_NULLMOVE, threadID);
1187
1188             // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1189             if (value > alpha && value < beta)
1190                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1191         }
1192       }
1193
1194       // Step 16. Undo move
1195       pos.undo_move(move);
1196
1197       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1198
1199       // Step 17. Check for new best move
1200       if (value > bestValue)
1201       {
1202           bestValue = value;
1203           if (value > alpha)
1204           {
1205               alpha = value;
1206               update_pv(ss, ply);
1207               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1208                   ss[ply].mateKiller = move;
1209           }
1210       }
1211
1212       // Step 18. Check for split
1213       if (   TM.active_threads() > 1
1214           && bestValue < beta
1215           && depth >= MinimumSplitDepth
1216           && Iteration <= 99
1217           && TM.available_thread_exists(threadID)
1218           && !AbortSearch
1219           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1220           && TM.split(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue,
1221                       depth, mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, true))
1222           break;
1223     }
1224
1225     // Step 19. Check for mate and stalemate
1226     // All legal moves have been searched and if there were
1227     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1228     if (moveCount == 0)
1229         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1230
1231     // Step 20. Update tables
1232     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1233     // history counters, and killer moves.
1234     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1235         return bestValue;
1236
1237     if (bestValue <= oldAlpha)
1238         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1239
1240     else if (bestValue >= beta)
1241     {
1242         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1243         move = ss[ply].pv[ply];
1244         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1245         {
1246             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1247             update_killers(move, ss[ply]);
1248         }
1249         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1250     }
1251     else
1252         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1253
1254     return bestValue;
1255   }
1256
1257
1258   // search() is the search function for zero-width nodes.
1259
1260   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1261                int ply, NullStatus nullStatus, int threadID, Move excludedMove) {
1262
1263     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1264     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1265     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1266
1267     Move movesSearched[256];
1268     EvalInfo ei;
1269     StateInfo st;
1270     const TTEntry* tte;
1271     Move ttMove, move;
1272     Depth ext, newDepth;
1273     Value bestValue, refinedValue, nullValue, value, futilityValueScaled;
1274     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1275     bool mateThreat = false;
1276     int moveCount = 0;
1277     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1278
1279     if (depth < OnePly)
1280         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1281
1282     // Step 1. Initialize node and poll
1283     // Polling can abort search.
1284     init_node(ss, ply, threadID);
1285
1286     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1287     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1288         return Value(0);
1289
1290     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1291         return VALUE_DRAW;
1292
1293     // Step 3. Mate distance pruning
1294     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1295         return beta;
1296
1297     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1298         return beta - 1;
1299
1300     // Step 4. Transposition table lookup
1301
1302     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1303     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1304     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1305
1306     tte = TT.retrieve(posKey);
1307     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1308
1309     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply, nullStatus == ALLOW_NULLMOVE))
1310     {
1311         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1312         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1313     }
1314
1315     // Step 5. Evaluate the position statically
1316     isCheck = pos.is_check();
1317
1318     if (!isCheck)
1319     {
1320         if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1321             ss[ply].eval = value_from_tt(tte->value(), ply);
1322         else
1323             ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1324
1325         refinedValue = refine_eval(tte, ss[ply].eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1326         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1327     }
1328
1329     // Step 6. Razoring
1330     if (    refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1331         &&  ttMove == MOVE_NONE
1332         &&  ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1333         &&  depth < RazorDepth
1334         && !isCheck
1335         && !value_is_mate(beta)
1336         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1337     {
1338         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1339         Value v = qsearch(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1340         if (v < rbeta)
1341             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1342             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1343             return v;
1344     }
1345
1346     // Step 7. Static null move pruning
1347     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1348     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1349     if (    nullStatus == ALLOW_NULLMOVE
1350         &&  depth < RazorDepth
1351         && !isCheck
1352         && !value_is_mate(beta)
1353         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1354         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0))
1355         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1356
1357     // Step 8. Null move search with verification search
1358     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1359     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1360     // NullMoveMargin under beta.
1361     if (    nullStatus == ALLOW_NULLMOVE
1362         &&  depth > OnePly
1363         && !isCheck
1364         && !value_is_mate(beta)
1365         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1366         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0))
1367     {
1368         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1369
1370         // Null move dynamic reduction based on depth
1371         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1372
1373         // Null move dynamic reduction based on value
1374         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1375             R++;
1376
1377         pos.do_null_move(st);
1378
1379         nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, FORBID_NULLMOVE, threadID);
1380
1381         pos.undo_null_move();
1382
1383         if (nullValue >= beta)
1384         {
1385             // Do not return unproven mate scores
1386             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1387                 nullValue = beta;
1388
1389             // Do zugzwang verification search for high depths, don't store in TT
1390             // if search was stopped.
1391             if (   (   depth < 6 * OnePly
1392                     || search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, FORBID_NULLMOVE, threadID) >= beta)
1393                 && !AbortSearch
1394                 && !TM.thread_should_stop(threadID))
1395             {
1396                 assert(value_to_tt(nullValue, ply) == nullValue);
1397
1398                 TT.store(posKey, nullValue, VALUE_TYPE_NS_LO, depth, MOVE_NONE);
1399                 return nullValue;
1400             }
1401         } else {
1402             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1403             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1404             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1405             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1406             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1407             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1408             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1409                 mateThreat = true;
1410
1411             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1412             if (   depth < ThreatDepth
1413                 && ss[ply - 1].reduction
1414                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1415                 return beta - 1;
1416         }
1417     }
1418
1419     // Step 9. Internal iterative deepening
1420     if (   depth >= IIDDepthAtNonPVNodes
1421         && ttMove == MOVE_NONE
1422         && !isCheck
1423         && ss[ply].eval >= beta - IIDMargin)
1424     {
1425         search(pos, ss, beta, depth/2, ply, FORBID_NULLMOVE, threadID);
1426         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1427         tte = TT.retrieve(posKey);
1428     }
1429
1430     // Initialize a MovePicker object for the current position
1431     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply], beta);
1432     CheckInfo ci(pos);
1433
1434     // Step 10. Loop through moves
1435     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1436     while (   bestValue < beta
1437            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1438            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1439     {
1440       assert(move_is_ok(move));
1441
1442       if (move == excludedMove)
1443           continue;
1444
1445       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1446       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1447       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1448
1449       // Step 11. Decide the new search depth
1450       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1451
1452       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1453       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1454       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1455       if (   depth >= SingularExtensionDepthAtNonPVNodes
1456           && tte
1457           && move == tte->move()
1458           && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1459           && ext < OnePly
1460           && is_lower_bound(tte->type())
1461           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1462       {
1463           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1464
1465           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1466           {
1467               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingularExtensionMargin, depth / 2, ply, FORBID_NULLMOVE, threadID, move);
1468
1469               if (excValue < ttValue - SingularExtensionMargin)
1470                   ext = OnePly;
1471           }
1472       }
1473
1474       newDepth = depth - OnePly + ext;
1475
1476       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1477       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1478
1479       // Step 12. Futility pruning
1480       if (   !isCheck
1481           && !dangerous
1482           && !captureOrPromotion
1483           && !move_is_castle(move)
1484           &&  move != ttMove)
1485       {
1486           // Move count based pruning
1487           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1488               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1489               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1490               continue;
1491
1492           // Value based pruning
1493           Depth predictedDepth = newDepth - nonpv_reduction(depth, moveCount); // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly
1494           futilityValueScaled =  ss[ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1495                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move)) + 45;
1496
1497           if (futilityValueScaled < beta)
1498           {
1499               if (futilityValueScaled > bestValue)
1500                   bestValue = futilityValueScaled;
1501               continue;
1502           }
1503       }
1504
1505       // Step 13. Make the move
1506       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1507
1508       // Step 14. Reduced search, if the move fails high
1509       // will be re-searched at full depth.
1510       bool doFullDepthSearch = true;
1511
1512       if (    depth >= 3*OnePly
1513           && !dangerous
1514           && !captureOrPromotion
1515           && !move_is_castle(move)
1516           && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1517       {
1518           ss[ply].reduction = nonpv_reduction(depth, moveCount);
1519           if (ss[ply].reduction)
1520           {
1521               value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, ALLOW_NULLMOVE, threadID);
1522               doFullDepthSearch = (value >= beta);
1523           }
1524       }
1525
1526       // Step 15. Full depth search
1527       if (doFullDepthSearch)
1528       {
1529           ss[ply].reduction = Depth(0);
1530           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, ALLOW_NULLMOVE, threadID);
1531       }
1532
1533       // Step 16. Undo move
1534       pos.undo_move(move);
1535
1536       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1537
1538       // Step 17. Check for new best move
1539       if (value > bestValue)
1540       {
1541           bestValue = value;
1542           if (value >= beta)
1543               update_pv(ss, ply);
1544
1545           if (value == value_mate_in(ply + 1))
1546               ss[ply].mateKiller = move;
1547       }
1548
1549       // Step 18. Check for split
1550       if (   TM.active_threads() > 1
1551           && bestValue < beta
1552           && depth >= MinimumSplitDepth
1553           && Iteration <= 99
1554           && TM.available_thread_exists(threadID)
1555           && !AbortSearch
1556           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1557           && TM.split(pos, ss, ply, NULL, beta, &bestValue,
1558                       depth, mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, false))
1559           break;
1560     }
1561
1562     // Step 19. Check for mate and stalemate
1563     // All legal moves have been searched and if there are
1564     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1565     // If one move was excluded return fail low score.
1566     if (!moveCount)
1567         return excludedMove ? beta - 1 : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1568
1569     // Step 20. Update tables
1570     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1571     // history counters, and killer moves.
1572     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1573         return bestValue;
1574
1575     if (bestValue < beta)
1576         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1577     else
1578     {
1579         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1580         move = ss[ply].pv[ply];
1581         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1582         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1583         {
1584             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1585             update_killers(move, ss[ply]);
1586         }
1587
1588     }
1589
1590     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1591
1592     return bestValue;
1593   }
1594
1595
1596   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1597   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1598   // less than OnePly).
1599
1600   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1601                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1602
1603     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1604     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1605     assert(depth <= 0);
1606     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1607     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1608
1609     EvalInfo ei;
1610     StateInfo st;
1611     Move ttMove, move;
1612     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1613     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1614     const TTEntry* tte = NULL;
1615     int moveCount = 0;
1616     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1617     Value oldAlpha = alpha;
1618
1619     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1620     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1621     init_node(ss, ply, threadID);
1622
1623     // After init_node() that calls poll()
1624     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1625         return Value(0);
1626
1627     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1628         return VALUE_DRAW;
1629
1630     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1631     // pruning, but only for move ordering.
1632     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1633     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1634
1635     if (!pvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply, true))
1636     {
1637         assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1638
1639         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1640         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1641     }
1642
1643     isCheck = pos.is_check();
1644
1645     // Evaluate the position statically
1646     if (isCheck)
1647         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1648     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1649         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1650     else
1651         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1652
1653     if (!isCheck)
1654     {
1655         ss[ply].eval = staticValue;
1656         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1657     }
1658
1659     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1660     // at least beta.
1661     bestValue = staticValue;
1662
1663     if (bestValue >= beta)
1664     {
1665         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1666         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] == 0)
1667             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1668
1669         return bestValue;
1670     }
1671
1672     if (bestValue > alpha)
1673         alpha = bestValue;
1674
1675     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1676     bool deepChecks = (depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1677
1678     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1679     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1680     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1681     // and we are near beta) will be generated.
1682     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1683     CheckInfo ci(pos);
1684     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1685     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.futilityMargin[pos.side_to_move()];
1686
1687     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1688     while (   alpha < beta
1689            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1690     {
1691       assert(move_is_ok(move));
1692
1693       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1694
1695       // Update current move
1696       moveCount++;
1697       ss[ply].currentMove = move;
1698
1699       // Futility pruning
1700       if (   enoughMaterial
1701           && !isCheck
1702           && !pvNode
1703           && !moveIsCheck
1704           &&  move != ttMove
1705           && !move_is_promotion(move)
1706           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1707       {
1708           futilityValue =  futilityBase
1709                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1710                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1711
1712           if (futilityValue < alpha)
1713           {
1714               if (futilityValue > bestValue)
1715                   bestValue = futilityValue;
1716               continue;
1717           }
1718       }
1719
1720       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1721       evasionPrunable =   isCheck
1722                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1723                        && !pos.move_is_capture(move)
1724                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1725                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1726
1727       // Don't search moves with negative SEE values
1728       if (   (!isCheck || evasionPrunable)
1729           && !pvNode
1730           &&  move != ttMove
1731           && !move_is_promotion(move)
1732           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1733           continue;
1734
1735       // Make and search the move
1736       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1737       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1738       pos.undo_move(move);
1739
1740       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1741
1742       // New best move?
1743       if (value > bestValue)
1744       {
1745           bestValue = value;
1746           if (value > alpha)
1747           {
1748               alpha = value;
1749               update_pv(ss, ply);
1750           }
1751        }
1752     }
1753
1754     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1755     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1756     if (!moveCount && isCheck) // Mate!
1757         return value_mated_in(ply);
1758
1759     // Update transposition table
1760     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1761     if (bestValue <= oldAlpha)
1762     {
1763         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1764         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1765         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1766         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1767     }
1768     else if (bestValue >= beta)
1769     {
1770         move = ss[ply].pv[ply];
1771         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1772
1773         // Update killers only for good checking moves
1774         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1775             update_killers(move, ss[ply]);
1776     }
1777     else
1778         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss[ply].pv[ply]);
1779
1780     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1781
1782     return bestValue;
1783   }
1784
1785
1786   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1787   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1788   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1789   // table, done a null move search, and searched the first move before
1790   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1791   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1792   // care of after we return from the split point.
1793
1794   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1795
1796     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1797     assert(TM.active_threads() > 1);
1798
1799     StateInfo st;
1800     Move move;
1801     Depth ext, newDepth;
1802     Value value, futilityValueScaled;
1803     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1804     int moveCount;
1805     value = -VALUE_INFINITE;
1806
1807     Position pos(*sp->pos);
1808     CheckInfo ci(pos);
1809     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1810     isCheck = pos.is_check();
1811
1812     // Step 10. Loop through moves
1813     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1814     lock_grab(&(sp->lock));
1815
1816     while (    sp->bestValue < sp->beta
1817            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1818            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1819     {
1820       moveCount = ++sp->moves;
1821       lock_release(&(sp->lock));
1822
1823       assert(move_is_ok(move));
1824
1825       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1826       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1827
1828       // Step 11. Decide the new search depth
1829       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1830       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1831
1832       // Update current move
1833       ss[sp->ply].currentMove = move;
1834
1835       // Step 12. Futility pruning
1836       if (   !isCheck
1837           && !dangerous
1838           && !captureOrPromotion
1839           && !move_is_castle(move))
1840       {
1841           // Move count based pruning
1842           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1843               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
1844               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1845           {
1846               lock_grab(&(sp->lock));
1847               continue;
1848           }
1849
1850           // Value based pruning
1851           Depth predictedDepth = newDepth - nonpv_reduction(sp->depth, moveCount);
1852           futilityValueScaled =  ss[sp->ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1853                                      + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move)) + 45;
1854
1855           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1856           {
1857               lock_grab(&(sp->lock));
1858
1859               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1860                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1861               continue;
1862           }
1863       }
1864
1865       // Step 13. Make the move
1866       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1867
1868       // Step 14. Reduced search
1869       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1870       bool doFullDepthSearch = true;
1871
1872       if (   !dangerous
1873           && !captureOrPromotion
1874           && !move_is_castle(move)
1875           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1876       {
1877           ss[sp->ply].reduction = nonpv_reduction(sp->depth, moveCount);
1878           if (ss[sp->ply].reduction)
1879           {
1880               value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, ALLOW_NULLMOVE, threadID);
1881               doFullDepthSearch = (value >= sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID));
1882           }
1883       }
1884
1885       // Step 15. Full depth search
1886       if (doFullDepthSearch)
1887       {
1888           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1889           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, ALLOW_NULLMOVE, threadID);
1890       }
1891
1892       // Step 16. Undo move
1893       pos.undo_move(move);
1894
1895       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1896
1897       // Step 17. Check for new best move
1898       lock_grab(&(sp->lock));
1899
1900       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1901       {
1902           sp->bestValue = value;
1903           if (sp->bestValue >= sp->beta)
1904           {
1905               sp->stopRequest = true;
1906               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1907           }
1908       }
1909     }
1910
1911     /* Here we have the lock still grabbed */
1912
1913     sp->slaves[threadID] = 0;
1914     sp->cpus--;
1915
1916     lock_release(&(sp->lock));
1917   }
1918
1919
1920   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1921   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1922   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1923   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1924   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1925   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
1926   // after we return from the split point.
1927
1928   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
1929
1930     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1931     assert(TM.active_threads() > 1);
1932
1933     StateInfo st;
1934     Move move;
1935     Depth ext, newDepth;
1936     Value value;
1937     bool moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1938     int moveCount;
1939     value = -VALUE_INFINITE;
1940
1941     Position pos(*sp->pos);
1942     CheckInfo ci(pos);
1943     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1944
1945     // Step 10. Loop through moves
1946     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1947     lock_grab(&(sp->lock));
1948
1949     while (    sp->alpha < sp->beta
1950            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1951            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1952     {
1953       moveCount = ++sp->moves;
1954       lock_release(&(sp->lock));
1955
1956       assert(move_is_ok(move));
1957
1958       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1959       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1960
1961       // Step 11. Decide the new search depth
1962       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1963       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1964
1965       // Update current move
1966       ss[sp->ply].currentMove = move;
1967
1968       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1969
1970       // Step 13. Make the move
1971       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1972
1973       // Step 14. Reduced search
1974       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1975       bool doFullDepthSearch = true;
1976
1977       if (   !dangerous
1978           && !captureOrPromotion
1979           && !move_is_castle(move)
1980           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1981       {
1982           ss[sp->ply].reduction = pv_reduction(sp->depth, moveCount);
1983           if (ss[sp->ply].reduction)
1984           {
1985               Value localAlpha = sp->alpha;
1986               value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, ALLOW_NULLMOVE, threadID);
1987               doFullDepthSearch = (value > localAlpha && !TM.thread_should_stop(threadID));
1988           }
1989       }
1990
1991       // Step 15. Full depth search
1992       if (doFullDepthSearch)
1993       {
1994           Value localAlpha = sp->alpha;
1995           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1996           value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, ALLOW_NULLMOVE, threadID);
1997
1998           if (value > localAlpha && value < sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID))
1999           {
2000               // If another thread has failed high then sp->alpha has been increased
2001               // to be higher or equal then beta, if so, avoid to start a PV search.
2002               localAlpha = sp->alpha;
2003               if (localAlpha < sp->beta)
2004                   value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
2005           }
2006       }
2007
2008       // Step 16. Undo move
2009       pos.undo_move(move);
2010
2011       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
2012
2013       // Step 17. Check for new best move
2014       lock_grab(&(sp->lock));
2015
2016       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
2017       {
2018           sp->bestValue = value;
2019           if (value > sp->alpha)
2020           {
2021               // Ask threads to stop before to modify sp->alpha
2022               if (value >= sp->beta)
2023                   sp->stopRequest = true;
2024
2025               sp->alpha = value;
2026
2027               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
2028               if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
2029                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
2030           }
2031       }
2032     }
2033
2034     /* Here we have the lock still grabbed */
2035
2036     sp->slaves[threadID] = 0;
2037     sp->cpus--;
2038
2039     lock_release(&(sp->lock));
2040   }
2041
2042
2043   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2044   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the
2045   // search stack object corresponding to the current node. Once every
2046   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2047   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2048
2049   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2050
2051     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2052     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
2053
2054     TM.incrementNodeCounter(threadID);
2055
2056     if (threadID == 0)
2057     {
2058         NodesSincePoll++;
2059         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
2060         {
2061             poll();
2062             NodesSincePoll = 0;
2063         }
2064     }
2065     ss[ply].init(ply);
2066     ss[ply + 2].initKillers();
2067   }
2068
2069
2070   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
2071   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
2072   // current node.
2073
2074   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2075
2076     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2077
2078     int p;
2079
2080     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2081
2082     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2083         ss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2084
2085     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2086   }
2087
2088
2089   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
2090   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2091   // the PV at the parent node.
2092
2093   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
2094
2095     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2096
2097     int p;
2098
2099     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2100
2101     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2102         ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2103
2104     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2105   }
2106
2107
2108   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2109   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2110   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
2111   // to be the move that was made to reach the current position, while the
2112   // second move is assumed to be a move from the current position.
2113
2114   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
2115
2116     Square f1, t1, f2, t2;
2117     Piece p;
2118
2119     assert(move_is_ok(m1));
2120     assert(move_is_ok(m2));
2121
2122     if (m2 == MOVE_NONE)
2123         return false;
2124
2125     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
2126     f2 = move_from(m2);
2127     t1 = move_to(m1);
2128     if (f2 == t1)
2129         return true;
2130
2131     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
2132     t2 = move_to(m2);
2133     f1 = move_from(m1);
2134     if (t2 == f1)
2135         return true;
2136
2137     // Case 3: Moving through the vacated square
2138     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
2139         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2140       return true;
2141
2142     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
2143     p = pos.piece_on(t1);
2144     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
2145         return true;
2146
2147     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
2148     if (    piece_is_slider(p)
2149         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
2150         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
2151     {
2152         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
2153         // move is the opposite of the checking piece.
2154         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
2155         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
2156
2157         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
2158             return true;
2159     }
2160     return false;
2161   }
2162
2163
2164   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2165   // eventually compensated for the ply.
2166
2167   bool value_is_mate(Value value) {
2168
2169     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2170
2171     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2172           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2173   }
2174
2175
2176   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2177   // killer moves of that ply.
2178
2179   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2180
2181       const Move* k = ss.killers;
2182       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2183           if (*k == m)
2184               return true;
2185
2186       return false;
2187   }
2188
2189
2190   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2191   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
2192   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2193   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2194   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2195   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2196
2197   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool captureOrPromotion,
2198                   bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2199
2200     assert(m != MOVE_NONE);
2201
2202     Depth result = Depth(0);
2203     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
2204
2205     if (*dangerous)
2206     {
2207         if (moveIsCheck)
2208             result += CheckExtension[pvNode];
2209
2210         if (singleEvasion)
2211             result += SingleEvasionExtension[pvNode];
2212
2213         if (mateThreat)
2214             result += MateThreatExtension[pvNode];
2215     }
2216
2217     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2218     {
2219         Color c = pos.side_to_move();
2220         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2221         {
2222             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2223             *dangerous = true;
2224         }
2225         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2226         {
2227             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2228             *dangerous = true;
2229         }
2230     }
2231
2232     if (   captureOrPromotion
2233         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2234         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2235             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2236         && !move_is_promotion(m)
2237         && !move_is_ep(m))
2238     {
2239         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2240         *dangerous = true;
2241     }
2242
2243     if (   pvNode
2244         && captureOrPromotion
2245         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2246         && pos.see_sign(m) >= 0)
2247     {
2248         result += OnePly/2;
2249         *dangerous = true;
2250     }
2251
2252     return Min(result, OnePly);
2253   }
2254
2255
2256   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2257   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
2258   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2259   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
2260   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
2261   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2262   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2263
2264   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2265
2266     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2267   }
2268
2269
2270   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
2271   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2272   // candidates for pruning.
2273
2274   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2275
2276     assert(move_is_ok(m));
2277     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2278     assert(!pos.move_is_check(m));
2279     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2280     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2281
2282     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2283
2284     // Prune if there isn't any threat move
2285     if (threat == MOVE_NONE)
2286         return true;
2287
2288     mfrom = move_from(m);
2289     mto = move_to(m);
2290     tfrom = move_from(threat);
2291     tto = move_to(threat);
2292
2293     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2294     if (mfrom == tto)
2295         return false;
2296
2297     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2298     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2299     if (   pos.move_is_capture(threat)
2300         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2301             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2302         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2303         return false;
2304
2305     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2306     // prune safe moves which block its ray.
2307     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2308         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2309         && pos.see_sign(m) >= 0)
2310         return false;
2311
2312     return true;
2313   }
2314
2315
2316   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score can be used at a
2317   // given point in search. To avoid zugzwang issues TT cutoffs at the root node
2318   // of a null move verification search are not allowed if the TT value was found
2319   // by a null search, this is implemented testing allowNullmove and TT entry type.
2320
2321   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply, bool allowNullmove) {
2322
2323     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2324
2325     return   (allowNullmove || !(tte->type() & VALUE_TYPE_NULL))
2326
2327           && (   tte->depth() >= depth
2328               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2329               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2330
2331           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2332               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2333   }
2334
2335
2336   // refine_eval() returns the transposition table score if
2337   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2338
2339   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2340
2341       if (!tte)
2342           return defaultEval;
2343
2344       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2345
2346       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2347           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2348           return v;
2349
2350       return defaultEval;
2351   }
2352
2353
2354   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2355   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2356
2357   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2358                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2359
2360     Move m;
2361
2362     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2363
2364     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2365     {
2366         m = movesSearched[i];
2367
2368         assert(m != move);
2369
2370         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2371             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2372     }
2373   }
2374
2375
2376   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2377   // among the killer moves of that ply.
2378
2379   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2380
2381     if (m == ss.killers[0])
2382         return;
2383
2384     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2385         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2386
2387     ss.killers[0] = m;
2388   }
2389
2390
2391   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2392   // the static position evaluation before and after the move.
2393
2394   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2395
2396     if (   m != MOVE_NULL
2397         && before != VALUE_NONE
2398         && after != VALUE_NONE
2399         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2400         && !move_is_castle(m)
2401         && !move_is_promotion(m))
2402         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2403   }
2404
2405
2406   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2407   // since the beginning of the current search.
2408
2409   int current_search_time() {
2410
2411     return get_system_time() - SearchStartTime;
2412   }
2413
2414
2415   // nps() computes the current nodes/second count.
2416
2417   int nps() {
2418
2419     int t = current_search_time();
2420     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2421   }
2422
2423
2424   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2425   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2426   // search.
2427
2428   void poll() {
2429
2430     static int lastInfoTime;
2431     int t = current_search_time();
2432
2433     //  Poll for input
2434     if (Bioskey())
2435     {
2436         // We are line oriented, don't read single chars
2437         std::string command;
2438
2439         if (!std::getline(std::cin, command))
2440             command = "quit";
2441
2442         if (command == "quit")
2443         {
2444             AbortSearch = true;
2445             PonderSearch = false;
2446             Quit = true;
2447             return;
2448         }
2449         else if (command == "stop")
2450         {
2451             AbortSearch = true;
2452             PonderSearch = false;
2453         }
2454         else if (command == "ponderhit")
2455             ponderhit();
2456     }
2457
2458     // Print search information
2459     if (t < 1000)
2460         lastInfoTime = 0;
2461
2462     else if (lastInfoTime > t)
2463         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2464         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2465         lastInfoTime = 0;
2466
2467     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2468     {
2469         lastInfoTime = t;
2470
2471         if (dbg_show_mean)
2472             dbg_print_mean();
2473
2474         if (dbg_show_hit_rate)
2475             dbg_print_hit_rate();
2476
2477         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2478              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2479     }
2480
2481     // Should we stop the search?
2482     if (PonderSearch)
2483         return;
2484
2485     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2486                            && !AspirationFailLow
2487                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2488
2489     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2490                      || stillAtFirstMove;
2491
2492     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2493         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2494         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2495         AbortSearch = true;
2496   }
2497
2498
2499   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2500   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2501   // it correctly predicted the opponent's move.
2502
2503   void ponderhit() {
2504
2505     int t = current_search_time();
2506     PonderSearch = false;
2507
2508     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2509                            && !AspirationFailLow
2510                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2511
2512     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2513                      || stillAtFirstMove;
2514
2515     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2516         AbortSearch = true;
2517   }
2518
2519
2520   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2521
2522   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2523
2524     for (int i = 0; i < 3; i++)
2525     {
2526         ss[i].init(i);
2527         ss[i].initKillers();
2528     }
2529   }
2530
2531
2532   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2533   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2534   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2535   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2536   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2537   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2538
2539   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2540
2541     std::string command;
2542
2543     while (true)
2544     {
2545         if (!std::getline(std::cin, command))
2546             command = "quit";
2547
2548         if (command == "quit")
2549         {
2550             Quit = true;
2551             break;
2552         }
2553         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2554             break;
2555     }
2556   }
2557
2558
2559   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2560   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2561
2562   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2563
2564     cout << "info depth " << Iteration
2565          << " score " << value_to_string(value)
2566          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
2567             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
2568          << " time "  << current_search_time()
2569          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2570          << " nps "   << nps()
2571          << " pv ";
2572
2573     for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
2574         cout << ss[0].pv[j] << " ";
2575
2576     cout << endl;
2577
2578     if (UseLogFile)
2579     {
2580         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
2581             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
2582
2583         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2584                              TM.nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
2585     }
2586   }
2587
2588
2589   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2590   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2591   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2592   // threads and one for Windows threads.
2593
2594 #if !defined(_MSC_VER)
2595
2596   void* init_thread(void *threadID) {
2597
2598     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2599     return NULL;
2600   }
2601
2602 #else
2603
2604   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2605
2606     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2607     return 0;
2608   }
2609
2610 #endif
2611
2612
2613   /// The ThreadsManager class
2614
2615   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2616   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2617   // counters used to sort the moves at root.
2618
2619   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2620
2621     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2622         threads[i].nodes = 0ULL;
2623   }
2624
2625   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2626
2627     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2628         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2629   }
2630
2631   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2632
2633     int64_t result = 0ULL;
2634     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2635         result += threads[i].nodes;
2636
2637     return result;
2638   }
2639
2640   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2641
2642     our = their = 0UL;
2643     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2644     {
2645         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2646         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2647     }
2648   }
2649
2650
2651   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2652   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2653   // object for which the current thread is the master.
2654
2655   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp) {
2656
2657     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2658
2659     while (true)
2660     {
2661         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2662         // master should exit as last one.
2663         if (AllThreadsShouldExit)
2664         {
2665             assert(!waitSp);
2666             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2667             return;
2668         }
2669
2670         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2671         // instead of wasting CPU time polling for work.
2672         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2673         {
2674             assert(!waitSp);
2675             assert(threadID != 0);
2676             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2677
2678 #if !defined(_MSC_VER)
2679             lock_grab(&WaitLock);
2680             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2681                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2682             lock_release(&WaitLock);
2683 #else
2684             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2685 #endif
2686         }
2687
2688         // If thread has just woken up, mark it as available
2689         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2690             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2691
2692         // If this thread has been assigned work, launch a search
2693         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2694         {
2695             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2696
2697             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2698
2699             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2700                 sp_search_pv(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2701             else
2702                 sp_search(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2703
2704             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2705
2706             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2707         }
2708
2709         // If this thread is the master of a split point and all threads have
2710         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2711         if (waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2712         {
2713             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2714
2715             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2716             return;
2717         }
2718     }
2719   }
2720
2721
2722   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2723   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2724   // objects.
2725
2726   void ThreadsManager::init_threads() {
2727
2728     volatile int i;
2729     bool ok;
2730
2731 #if !defined(_MSC_VER)
2732     pthread_t pthread[1];
2733 #endif
2734
2735     // Initialize global locks
2736     lock_init(&MPLock, NULL);
2737     lock_init(&WaitLock, NULL);
2738
2739 #if !defined(_MSC_VER)
2740     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2741 #else
2742     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2743         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2744 #endif
2745
2746     // Initialize SplitPointStack locks
2747     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2748         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2749         {
2750             SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2751             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2752         }
2753
2754     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2755     AllThreadsShouldExit = false;
2756
2757     // Threads will be put to sleep as soon as created
2758     AllThreadsShouldSleep = true;
2759
2760     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2761     ActiveThreads = 1;
2762     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2763     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2764         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2765
2766     // Launch the helper threads
2767     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2768     {
2769
2770 #if !defined(_MSC_VER)
2771         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2772 #else
2773         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2774 #endif
2775
2776         if (!ok)
2777         {
2778             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2779             Application::exit_with_failure();
2780         }
2781
2782         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2783         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2784     }
2785   }
2786
2787
2788   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2789   // helper threads exit cleanly.
2790
2791   void ThreadsManager::exit_threads() {
2792
2793     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2794     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2795     wake_sleeping_threads();
2796
2797     // This makes the threads to exit idle_loop()
2798     AllThreadsShouldExit = true;
2799
2800     // Wait for thread termination
2801     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2802         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED);
2803
2804     // Now we can safely destroy the locks
2805     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2806         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2807             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2808
2809     lock_destroy(&WaitLock);
2810     lock_destroy(&MPLock);
2811   }
2812
2813
2814   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2815   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2816   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2817
2818   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2819
2820     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2821
2822     SplitPoint* sp;
2823
2824     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2825     return sp != NULL;
2826   }
2827
2828
2829   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2830   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2831   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2832   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2833   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2834   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2835   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2836
2837   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2838
2839     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2840     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2841     assert(ActiveThreads > 1);
2842
2843     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2844         return false;
2845
2846     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2847     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2848
2849     if (localActiveSplitPoints == 0)
2850         // No active split points means that the thread is available as
2851         // a slave for any other thread.
2852         return true;
2853
2854     if (ActiveThreads == 2)
2855         return true;
2856
2857     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2858     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2859     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2860     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2861         return true;
2862
2863     return false;
2864   }
2865
2866
2867   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2868   // a slave for the thread with threadID "master".
2869
2870   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2871
2872     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2873     assert(ActiveThreads > 1);
2874
2875     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2876         if (thread_is_available(i, master))
2877             return true;
2878
2879     return false;
2880   }
2881
2882
2883   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2884   // several threads at PV nodes. If it does not succeed in splitting the
2885   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2886   // split point objects), the function immediately returns false. If
2887   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2888   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2889   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2890   // helper threads that they have been assigned work. This will cause them
2891   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv(). When all
2892   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2893   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2894
2895   bool ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
2896              Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
2897              Depth depth, bool mateThreat, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2898
2899     assert(p.is_ok());
2900     assert(sstck != NULL);
2901     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2902     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2903     assert(   ( pvNode && *bestValue <= *alpha)
2904            || (!pvNode && *bestValue <   beta ));
2905     assert(!pvNode || *alpha < beta);
2906     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2907     assert(depth > Depth(0));
2908     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2909     assert(ActiveThreads > 1);
2910
2911     SplitPoint* splitPoint;
2912
2913     lock_grab(&MPLock);
2914
2915     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2916     // active split points, don't split.
2917     if (   !available_thread_exists(master)
2918         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2919     {
2920         lock_release(&MPLock);
2921         return false;
2922     }
2923
2924     // Pick the next available split point object from the split point stack
2925     splitPoint = &SplitPointStack[master][threads[master].activeSplitPoints];
2926
2927     // Initialize the split point object
2928     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2929     splitPoint->stopRequest = false;
2930     splitPoint->ply = ply;
2931     splitPoint->depth = depth;
2932     splitPoint->mateThreat = mateThreat;
2933     splitPoint->alpha = pvNode ? *alpha : beta - 1;
2934     splitPoint->beta = beta;
2935     splitPoint->pvNode = pvNode;
2936     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2937     splitPoint->master = master;
2938     splitPoint->mp = mp;
2939     splitPoint->moves = *moves;
2940     splitPoint->cpus = 1;
2941     splitPoint->pos = &p;
2942     splitPoint->parentSstack = sstck;
2943     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2944         splitPoint->slaves[i] = 0;
2945
2946     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2947     threads[master].activeSplitPoints++;
2948
2949     // If we are here it means we are not available
2950     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2951
2952     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2953     for (int i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2954         if (thread_is_available(i, master))
2955         {
2956             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2957             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2958             splitPoint->slaves[i] = 1;
2959             splitPoint->cpus++;
2960         }
2961
2962     assert(splitPoint->cpus > 1);
2963
2964     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2965     lock_release(&MPLock);
2966
2967     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2968     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2969     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2970         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2971         {
2972             memcpy(splitPoint->sstack[i] + ply - 1, sstck + ply - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2973
2974             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2975
2976             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2977         }
2978
2979     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2980     // which it will instantly launch a search, because its state is
2981     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2982     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2983     // loop when all threads have finished their work at this split point
2984     // (i.e. when splitPoint->cpus == 0).
2985     idle_loop(master, splitPoint);
2986
2987     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2988     // finished. Update alpha, beta and bestValue, and return.
2989     lock_grab(&MPLock);
2990
2991     if (pvNode)
2992         *alpha = splitPoint->alpha;
2993
2994     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2995     threads[master].activeSplitPoints--;
2996     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2997
2998     lock_release(&MPLock);
2999     return true;
3000   }
3001
3002
3003   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
3004   // to start a new search from the root.
3005
3006   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
3007
3008     assert(AllThreadsShouldSleep);
3009     assert(ActiveThreads > 0);
3010
3011     AllThreadsShouldSleep = false;
3012
3013     if (ActiveThreads == 1)
3014         return;
3015
3016 #if !defined(_MSC_VER)
3017     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
3018     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
3019     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
3020 #else
3021     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
3022         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
3023 #endif
3024
3025   }
3026
3027
3028   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
3029   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
3030   // finished the job and should be idle.
3031
3032   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
3033
3034     assert(!AllThreadsShouldSleep);
3035
3036     // This makes the threads to go to sleep
3037     AllThreadsShouldSleep = true;
3038   }
3039
3040   /// The RootMoveList class
3041
3042   // RootMoveList c'tor
3043
3044   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
3045
3046     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
3047     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
3048     StateInfo st;
3049     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
3050
3051     // Generate all legal moves
3052     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
3053
3054     // Add each move to the moves[] array
3055     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
3056     {
3057         bool includeMove = includeAllMoves;
3058
3059         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
3060             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
3061
3062         if (!includeMove)
3063             continue;
3064
3065         // Find a quick score for the move
3066         init_ss_array(ss);
3067         pos.do_move(cur->move, st);
3068         moves[count].move = cur->move;
3069         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
3070         moves[count].pv[0] = cur->move;
3071         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
3072         pos.undo_move(cur->move);
3073         count++;
3074     }
3075     sort();
3076   }
3077
3078
3079   // RootMoveList simple methods definitions
3080
3081   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
3082
3083     moves[moveNum].nodes = nodes;
3084     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
3085   }
3086
3087   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
3088
3089     moves[moveNum].ourBeta = our;
3090     moves[moveNum].theirBeta = their;
3091   }
3092
3093   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
3094
3095     int j;
3096
3097     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
3098         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
3099
3100     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
3101   }
3102
3103
3104   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
3105   // iteration.
3106
3107   void RootMoveList::sort() {
3108
3109     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
3110   }
3111
3112
3113   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
3114   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
3115   // correctly in MultiPV mode.
3116
3117   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
3118
3119     int i,j;
3120
3121     for (i = 1; i <= n; i++)
3122     {
3123         RootMove rm = moves[i];
3124         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
3125             moves[j] = moves[j - 1];
3126
3127         moves[j] = rm;
3128     }
3129   }
3130
3131 } // namspace