ab778ec15f959eedb1d4bf0016e285ff3ad8b67f
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45 using std::cout;
46 using std::endl;
47
48 ////
49 //// Local definitions
50 ////
51
52 namespace {
53
54   /// Types
55   enum NodeType { NonPV, PV };
56
57   // Set to true to force running with one thread.
58   // Used for debugging SMP code.
59   const bool FakeSplit = false;
60
61   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
62   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
63   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
64   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
65
66   class ThreadsManager {
67     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
68        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
69        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
70     */
71   public:
72     void init_threads();
73     void exit_threads();
74
75     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
76     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
77     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
78     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
79
80     void resetNodeCounters();
81     void resetBetaCounters();
82     int64_t nodes_searched() const;
83     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
84     bool available_thread_exists(int master) const;
85     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
86     bool thread_should_stop(int threadID) const;
87     void wake_sleeping_threads();
88     void put_threads_to_sleep();
89     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
90
91     template <bool Fake>
92     void split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
93                Depth depth, bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode);
94
95   private:
96     friend void poll();
97
98     int ActiveThreads;
99     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
100     Thread threads[MAX_THREADS];
101
102     Lock MPLock, WaitLock;
103
104 #if !defined(_MSC_VER)
105     pthread_cond_t WaitCond;
106 #else
107     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
108 #endif
109
110   };
111
112
113   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
114   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
115   // in the case of moves which fail low).
116
117   struct RootMove {
118
119     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
120
121     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
122     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
123     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
124     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
125     bool operator<(const RootMove& m) const {
126
127         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
128     }
129
130     Move move;
131     Value score;
132     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
133     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
134   };
135
136
137   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
138   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
139
140   class RootMoveList {
141
142   public:
143     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
144
145     int move_count() const { return count; }
146     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
147     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
148     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
149     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
150     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
151
152     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
153     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
154     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
155     void sort();
156     void sort_multipv(int n);
157
158   private:
159     static const int MaxRootMoves = 500;
160     RootMove moves[MaxRootMoves];
161     int count;
162   };
163
164
165   /// Adjustments
166
167   // Step 6. Razoring
168
169   // Maximum depth for razoring
170   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
171
172   // Dynamic razoring margin based on depth
173   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
174
175   // Step 8. Null move search with verification search
176
177   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
178   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
179   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
180
181   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
182   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
183
184   // Step 9. Internal iterative deepening
185
186   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
187   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 5 * OnePly /* PV */};
188
189   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
190   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
191   const Value IIDMargin = Value(0x100);
192
193   // Step 11. Decide the new search depth
194
195   // Extensions. Configurable UCI options
196   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
197   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
198   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
199
200   // Minimum depth for use of singular extension
201   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 6 * OnePly /* PV */};
202
203   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
204   // remaining ones we will extend it.
205   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
206
207   // Step 12. Futility pruning
208
209   // Futility margin for quiescence search
210   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
211
212   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
213   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
214   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
215
216   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 1)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
217   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
218
219   // Step 14. Reduced search
220
221   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
222   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
223
224   template <NodeType PV>
225   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
226
227   // Common adjustments
228
229   // Search depth at iteration 1
230   const Depth InitialDepth = OnePly;
231
232   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
233   // better than the second best move.
234   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
235
236
237   /// Global variables
238
239   // Iteration counter
240   int Iteration;
241
242   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
243   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
244   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
245
246   // Search window management
247   int AspirationDelta;
248
249   // MultiPV mode
250   int MultiPV;
251
252   // Time managment variables
253   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
254   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
255   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
256   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
257
258   // Log file
259   bool UseLogFile;
260   std::ofstream LogFile;
261
262   // Multi-threads related variables
263   Depth MinimumSplitDepth;
264   int MaxThreadsPerSplitPoint;
265   ThreadsManager TM;
266
267   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
268   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
269   int NodesSincePoll;
270   int NodesBetweenPolls = 30000;
271
272   // History table
273   History H;
274
275   /// Local functions
276
277   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
278   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
279
280   template <NodeType PvNode>
281   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
282
283   template <NodeType PvNode>
284   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
285
286   template <NodeType PvNode>
287   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
288
289   template <NodeType PvNode>
290   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
291
292   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
293   bool value_is_mate(Value value);
294   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss);
295   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
296   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
297   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
298   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
299   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
300   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
301
302   int current_search_time();
303   int nps();
304   void poll();
305   void ponderhit();
306   void wait_for_stop_or_ponderhit();
307   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
308   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value);
309
310 #if !defined(_MSC_VER)
311   void *init_thread(void *threadID);
312 #else
313   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
314 #endif
315
316 }
317
318
319 ////
320 //// Functions
321 ////
322
323 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
324 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
325
326 void init_threads() { TM.init_threads(); }
327 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
328 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
329
330
331 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
332
333 void init_search() {
334
335   int d;  // depth (OnePly == 2)
336   int hd; // half depth (OnePly == 1)
337   int mc; // moveCount
338
339   // Init reductions array
340   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
341   {
342       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
343       double nonPVRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 1.5;
344       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
345       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
346   }
347
348   // Init futility margins array
349   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
350       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = 112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45;
351
352   // Init futility move count array
353   for (d = 0; d < 32; d++)
354       FutilityMoveCountArray[d] = 3 + (1 << (3 * d / 8));
355 }
356
357
358 // SearchStack::init() initializes a search stack entry.
359 // Called at the beginning of search() when starting to examine a new node.
360 void SearchStack::init() {
361
362   currentMove = threatMove = bestMove = MOVE_NONE;
363   reduction = Depth(0);
364   eval = VALUE_NONE;
365 }
366
367 // SearchStack::initKillers() initializes killers for a search stack entry
368 void SearchStack::initKillers() {
369
370   mateKiller = MOVE_NONE;
371   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
372       killers[i] = MOVE_NONE;
373 }
374
375
376 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
377 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
378
379 int perft(Position& pos, Depth depth)
380 {
381     StateInfo st;
382     Move move;
383     int sum = 0;
384     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
385
386     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
387     // the moves, just to count them.
388     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
389     {
390         while (mp.get_next_move()) sum++;
391         return sum;
392     }
393
394     // Loop through all legal moves
395     CheckInfo ci(pos);
396     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
397     {
398         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
399         sum += perft(pos, depth - OnePly);
400         pos.undo_move(move);
401     }
402     return sum;
403 }
404
405
406 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
407 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
408 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
409 /// when a quit command is received during the search.
410
411 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
412            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
413            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
414
415   // Initialize global search variables
416   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
417   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
418   NodesSincePoll = 0;
419   TM.resetNodeCounters();
420   SearchStartTime = get_system_time();
421   ExactMaxTime = maxTime;
422   MaxDepth = maxDepth;
423   MaxNodes = maxNodes;
424   InfiniteSearch = infinite;
425   PonderSearch = ponder;
426   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
427
428   // Look for a book move, only during games, not tests
429   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
430   {
431       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
432           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
433
434       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
435       if (bookMove != MOVE_NONE)
436       {
437           if (PonderSearch)
438               wait_for_stop_or_ponderhit();
439
440           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
441           return true;
442       }
443   }
444
445   // Read UCI option values
446   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
447   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
448       TT.clear();
449
450   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
451   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
452   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
453   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
454   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
455   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
456   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
457   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
458   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
459   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
460   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
461   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
462
463   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
464   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
465   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
466   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
467   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
468
469   if (UseLogFile)
470       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
471
472   read_weights(pos.side_to_move());
473
474   // Set the number of active threads
475   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
476   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
477   {
478       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
479       init_eval(TM.active_threads());
480   }
481
482   // Wake up sleeping threads
483   TM.wake_sleeping_threads();
484
485   // Set thinking time
486   int myTime = time[side_to_move];
487   int myIncrement = increment[side_to_move];
488   if (UseTimeManagement)
489   {
490       if (!movesToGo) // Sudden death time control
491       {
492           if (myIncrement)
493           {
494               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
495               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
496           }
497           else // Blitz game without increment
498           {
499               MaxSearchTime = myTime / 30;
500               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
501           }
502       }
503       else // (x moves) / (y minutes)
504       {
505           if (movesToGo == 1)
506           {
507               MaxSearchTime = myTime / 2;
508               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
509           }
510           else
511           {
512               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
513               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
514           }
515       }
516
517       if (get_option_value_bool("Ponder"))
518       {
519           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
520           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
521       }
522   }
523
524   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
525   // heavy time pressure.
526   if (MaxNodes)
527       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
528   else if (myTime && myTime < 1000)
529       NodesBetweenPolls = 1000;
530   else if (myTime && myTime < 5000)
531       NodesBetweenPolls = 5000;
532   else
533       NodesBetweenPolls = 30000;
534
535   // Write search information to log file
536   if (UseLogFile)
537       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
538               << "infinite: "  << infinite
539               << " ponder: "   << ponder
540               << " time: "     << myTime
541               << " increment: " << myIncrement
542               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
543
544   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
545   id_loop(pos, searchMoves);
546
547   if (UseLogFile)
548       LogFile.close();
549
550   TM.put_threads_to_sleep();
551
552   return !Quit;
553 }
554
555
556 namespace {
557
558   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
559   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
560   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
561   // reached.
562
563   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
564
565     Position p(pos, pos.thread());
566     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
567     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
568     Move EasyMove = MOVE_NONE;
569     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
570
571     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
572     RootMoveList rml(p, searchMoves);
573
574     // Handle special case of searching on a mate/stale position
575     if (rml.move_count() == 0)
576     {
577         if (PonderSearch)
578             wait_for_stop_or_ponderhit();
579
580         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
581     }
582
583     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
584     // so to output information also for iteration 1.
585     cout << "info depth " << 1
586          << "\ninfo depth " << 1
587          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
588          << " time " << current_search_time()
589          << " nodes " << TM.nodes_searched()
590          << " nps " << nps()
591          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
592
593     // Initialize
594     TT.new_search();
595     H.clear();
596     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
597     pv[0] = pv[1] = MOVE_NONE;
598     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
599     Iteration = 1;
600
601     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
602     if (   rml.move_count() == 1
603         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
604         EasyMove = rml.get_move(0);
605
606     // Iterative deepening loop
607     while (Iteration < PLY_MAX)
608     {
609         // Initialize iteration
610         Iteration++;
611         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
612
613         cout << "info depth " << Iteration << endl;
614
615         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
616         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
617         {
618             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
619             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
620
621             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
622             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
623
624             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
625             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
626         }
627
628         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
629         value = root_search(p, ss, pv, rml, &alpha, &beta);
630
631         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
632         // been overwritten during the search.
633         TT.insert_pv(p, pv);
634
635         if (AbortSearch)
636             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
637
638         //Save info about search result
639         ValueByIteration[Iteration] = value;
640
641         // Drop the easy move if differs from the new best move
642         if (pv[0] != EasyMove)
643             EasyMove = MOVE_NONE;
644
645         if (UseTimeManagement)
646         {
647             // Time to stop?
648             bool stopSearch = false;
649
650             // Stop search early if there is only a single legal move,
651             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
652             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
653                 stopSearch = true;
654
655             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
656             if (  Iteration >= 6
657                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
658                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
659                 stopSearch = true;
660
661             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
662             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
663             if (   Iteration >= 8
664                 && EasyMove == pv[0]
665                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
666                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
667                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
668                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
669                 stopSearch = true;
670
671             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
672             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
673                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
674                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
675
676             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
677             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
678             // move at the next iteration anyway.
679             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
680                 stopSearch = true;
681
682             if (stopSearch)
683             {
684                 if (PonderSearch)
685                     StopOnPonderhit = true;
686                 else
687                     break;
688             }
689         }
690
691         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
692             break;
693     }
694
695     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
696     // best move before we are told to do so.
697     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
698         wait_for_stop_or_ponderhit();
699     else
700         // Print final search statistics
701         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
702              << " nps " << nps()
703              << " time " << current_search_time() << endl;
704
705     // Print the best move and the ponder move to the standard output
706     if (pv[0] == MOVE_NONE)
707     {
708         pv[0] = rml.get_move(0);
709         pv[1] = MOVE_NONE;
710     }
711
712     assert(pv[0] != MOVE_NONE);
713
714     cout << "bestmove " << pv[0];
715
716     if (pv[1] != MOVE_NONE)
717         cout << " ponder " << pv[1];
718
719     cout << endl;
720
721     if (UseLogFile)
722     {
723         if (dbg_show_mean)
724             dbg_print_mean(LogFile);
725
726         if (dbg_show_hit_rate)
727             dbg_print_hit_rate(LogFile);
728
729         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
730                 << "\nNodes/second: " << nps()
731                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, pv[0]);
732
733         StateInfo st;
734         p.do_move(pv[0], st);
735         LogFile << "\nPonder move: "
736                 << move_to_san(p, pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
737                 << endl;
738     }
739     return rml.get_move_score(0);
740   }
741
742
743   // root_search() is the function which searches the root node. It is
744   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
745   // scheme, prints some information to the standard output and handles
746   // the fail low/high loops.
747
748   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
749
750     EvalInfo ei;
751     StateInfo st;
752     CheckInfo ci(pos);
753     int64_t nodes;
754     Move move;
755     Depth depth, ext, newDepth;
756     Value value, alpha, beta;
757     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
758     int researchCountFH, researchCountFL;
759
760     researchCountFH = researchCountFL = 0;
761     alpha = *alphaPtr;
762     beta = *betaPtr;
763     isCheck = pos.is_check();
764
765     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, init_ss_array() has already initialized root node)
766     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
767     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
768     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
769
770     // Step 5. Evaluate the position statically
771     // At root we do this only to get reference value for child nodes
772     if (!isCheck)
773         ss->eval = evaluate(pos, ei);
774
775     // Step 6. Razoring (omitted at root)
776     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
777     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
778     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
779
780     // Step extra. Fail low loop
781     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
782     // with bigger window until we are not failing low anymore.
783     while (1)
784     {
785         // Sort the moves before to (re)search
786         rml.sort();
787
788         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
789         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
790         {
791             // This is used by time management
792             FirstRootMove = (i == 0);
793
794             // Save the current node count before the move is searched
795             nodes = TM.nodes_searched();
796
797             // Reset beta cut-off counters
798             TM.resetBetaCounters();
799
800             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
801             // the standard output.
802             move = ss->currentMove = rml.get_move(i);
803
804             if (current_search_time() >= 1000)
805                 cout << "info currmove " << move
806                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
807
808             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
809             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
810
811             // Step 11. Decide the new search depth
812             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
813             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
814             newDepth = depth + ext;
815
816             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
817
818             // Step extra. Fail high loop
819             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
820             // high anymore.
821             value = - VALUE_INFINITE;
822
823             while (1)
824             {
825                 // Step 13. Make the move
826                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
827
828                 // Step extra. pv search
829                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
830                 // and for fail high research (value > alpha)
831                 if (i < MultiPV || value > alpha)
832                 {
833                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
834                     if (MultiPV > 1)
835                         alpha = -VALUE_INFINITE;
836
837                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
838                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
839                 }
840                 else
841                 {
842                     // Step 14. Reduced search
843                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
844                     bool doFullDepthSearch = true;
845
846                     if (    depth >= 3 * OnePly
847                         && !dangerous
848                         && !captureOrPromotion
849                         && !move_is_castle(move))
850                     {
851                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
852                         if (ss->reduction)
853                         {
854                             assert(newDepth-ss->reduction >= OnePly);
855
856                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
857                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
858                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
859                         }
860
861                         // The move failed high, but if reduction is very big we could
862                         // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
863                         // if the move fails high again then go with full depth search.
864                         if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
865                         {
866                             assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
867
868                             ss->reduction = OnePly;
869                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
870                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
871                         }
872                         ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
873                     }
874
875                     // Step 15. Full depth search
876                     if (doFullDepthSearch)
877                     {
878                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
879                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
880
881                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
882                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
883                         if (value > alpha)
884                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
885                     }
886                 }
887
888                 // Step 16. Undo move
889                 pos.undo_move(move);
890
891                 // Can we exit fail high loop ?
892                 if (AbortSearch || value < beta)
893                     break;
894
895                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
896                 // the score before research in case we run out of time while researching.
897                 rml.set_move_score(i, value);
898                 ss->bestMove = move;
899                 TT.extract_pv(pos, move, pv, PLY_MAX);
900                 rml.set_move_pv(i, pv);
901
902                 // Print information to the standard output
903                 print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
904
905                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
906                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
907                 researchCountFH++;
908
909             } // End of fail high loop
910
911             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
912             // was aborted because the user interrupted the search or because we
913             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
914             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
915             // move and/or PV.
916             if (AbortSearch)
917                 break;
918
919             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
920             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
921             int64_t our, their;
922             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
923             rml.set_beta_counters(i, our, their);
924             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
925
926             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
927             assert(value < beta);
928
929             // Step 17. Check for new best move
930             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
931                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
932             else
933             {
934                 // PV move or new best move!
935
936                 // Update PV
937                 rml.set_move_score(i, value);
938                 ss->bestMove = move;
939                 TT.extract_pv(pos, move, pv, PLY_MAX);
940                 rml.set_move_pv(i, pv);
941
942                 if (MultiPV == 1)
943                 {
944                     // We record how often the best move has been changed in each
945                     // iteration. This information is used for time managment: When
946                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
947                     if (i > 0)
948                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
949
950                     // Print information to the standard output
951                     print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
952
953                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
954                     if (value > alpha)
955                         alpha = value;
956                 }
957                 else // MultiPV > 1
958                 {
959                     rml.sort_multipv(i);
960                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
961                     {
962                         cout << "info multipv " << j + 1
963                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
964                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
965                              << " time " << current_search_time()
966                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
967                              << " nps " << nps()
968                              << " pv ";
969
970                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
971                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
972
973                         cout << endl;
974                     }
975                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
976                 }
977             } // PV move or new best move
978
979             assert(alpha >= *alphaPtr);
980
981             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
982
983             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
984                 StopOnPonderhit = false;
985         }
986
987         // Can we exit fail low loop ?
988         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
989             break;
990
991         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
992         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
993         researchCountFL++;
994
995     } // Fail low loop
996
997     // Sort the moves before to return
998     rml.sort();
999
1000     return alpha;
1001   }
1002
1003
1004   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
1005
1006   template <NodeType PvNode>
1007   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1008
1009     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1010     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1011     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1012     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1013     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1014
1015     Move movesSearched[256];
1016     EvalInfo ei;
1017     StateInfo st;
1018     const TTEntry* tte;
1019     Key posKey;
1020     Move ttMove, move, excludedMove;
1021     Depth ext, newDepth;
1022     Value bestValue, value, oldAlpha;
1023     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
1024     bool isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1025     bool mateThreat = false;
1026     int moveCount = 0;
1027     int threadID = pos.thread();
1028     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1029     oldAlpha = alpha;
1030
1031     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
1032     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1033     ss->init();
1034     (ss+2)->initKillers();
1035
1036     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
1037     {
1038         NodesSincePoll = 0;
1039         poll();
1040     }
1041
1042     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1043     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1044         return Value(0);
1045
1046     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1047         return VALUE_DRAW;
1048
1049     // Step 3. Mate distance pruning
1050     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1051     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1052     if (alpha >= beta)
1053         return alpha;
1054
1055     // Step 4. Transposition table lookup
1056
1057     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1058     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1059     excludedMove = ss->excludedMove;
1060     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1061
1062     tte = TT.retrieve(posKey);
1063     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1064
1065     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1066     // This is to avoid problems in the following areas:
1067     //
1068     // * Repetition draw detection
1069     // * Fifty move rule detection
1070     // * Searching for a mate
1071     // * Printing of full PV line
1072
1073     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1074     {
1075         // Refresh tte entry to avoid aging
1076         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->king_danger());
1077
1078         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1079         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1080     }
1081
1082     // Step 5. Evaluate the position statically
1083     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1084     isCheck = pos.is_check();
1085     if (!isCheck)
1086     {
1087         if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1088         {
1089             ss->eval = tte->static_value();
1090             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1091         }
1092         else
1093             ss->eval = evaluate(pos, ei);
1094
1095         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1096         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1097     }
1098
1099     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1100     if (   !PvNode
1101         &&  depth < RazorDepth
1102         && !isCheck
1103         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1104         &&  ttMove == MOVE_NONE
1105         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1106         && !value_is_mate(beta)
1107         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1108     {
1109         // Pass ss->eval to qsearch() and avoid an evaluate call
1110         if (!tte || tte->static_value() == VALUE_NONE)
1111             TT.store(posKey, ss->eval, VALUE_TYPE_EXACT, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1112
1113         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1114         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply);
1115         if (v < rbeta)
1116             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1117             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1118             return v;
1119     }
1120
1121     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1122     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1123     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1124     if (   !PvNode
1125         && !ss->skipNullMove
1126         &&  depth < RazorDepth
1127         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1128         && !isCheck
1129         && !value_is_mate(beta)
1130         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1131         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1132
1133     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1134     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1135     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1136     // NullMoveMargin under beta.
1137     if (   !PvNode
1138         && !ss->skipNullMove
1139         &&  depth > OnePly
1140         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0)
1141         && !isCheck
1142         && !value_is_mate(beta)
1143         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1144     {
1145         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1146
1147         // Null move dynamic reduction based on depth
1148         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1149
1150         // Null move dynamic reduction based on value
1151         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1152             R++;
1153
1154         pos.do_null_move(st);
1155         (ss+1)->skipNullMove = true;
1156
1157         nullValue = depth-R*OnePly < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1158                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, ply+1);
1159         (ss+1)->skipNullMove = false;
1160         pos.undo_null_move();
1161
1162         if (nullValue >= beta)
1163         {
1164             // Do not return unproven mate scores
1165             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1166                 nullValue = beta;
1167
1168             if (depth < 6 * OnePly)
1169                 return nullValue;
1170
1171             // Do verification search at high depths
1172             ss->skipNullMove = true;
1173             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*OnePly, ply);
1174             ss->skipNullMove = false;
1175
1176             if (v >= beta)
1177                 return nullValue;
1178         }
1179         else
1180         {
1181             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1182             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1183             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1184             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1185             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1186             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1187             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1188                 mateThreat = true;
1189
1190             ss->threatMove = (ss+1)->currentMove;
1191             if (   depth < ThreatDepth
1192                 && (ss-1)->reduction
1193                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, ss->threatMove))
1194                 return beta - 1;
1195         }
1196     }
1197
1198     // Step 9. Internal iterative deepening
1199     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1200         &&  ttMove == MOVE_NONE
1201         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1202     {
1203         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1204
1205         ss->skipNullMove = true;
1206         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1207         ss->skipNullMove = false;
1208
1209         ttMove = ss->bestMove;
1210         tte = TT.retrieve(posKey);
1211     }
1212
1213     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1214     if (PvNode)
1215         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1216
1217     // Initialize a MovePicker object for the current position
1218     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1219     CheckInfo ci(pos);
1220     singleEvasion = isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1221     singularExtensionNode =   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1222                            && tte && tte->move()
1223                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1224                            && is_lower_bound(tte->type())
1225                            && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly;
1226
1227     // Step 10. Loop through moves
1228     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1229     while (   bestValue < beta
1230            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1231            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1232     {
1233       assert(move_is_ok(move));
1234
1235       if (move == excludedMove)
1236           continue;
1237
1238       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1239       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1240
1241       // Step 11. Decide the new search depth
1242       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1243
1244       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1245       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1246       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1247       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1248       if (   singularExtensionNode
1249           && move == tte->move()
1250           && ext < OnePly)
1251       {
1252           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1253
1254           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1255           {
1256               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1257               ss->excludedMove = move;
1258               ss->skipNullMove = true;
1259               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1260               ss->skipNullMove = false;
1261               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1262               if (v < b)
1263                   ext = OnePly;
1264           }
1265       }
1266
1267       newDepth = depth - OnePly + ext;
1268
1269       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1270       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1271
1272       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1273       if (   !PvNode
1274           && !captureOrPromotion
1275           && !isCheck
1276           && !dangerous
1277           &&  move != ttMove
1278           && !move_is_castle(move))
1279       {
1280           // Move count based pruning
1281           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1282               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1283               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1284               continue;
1285
1286           // Value based pruning
1287           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly for predicted depth,
1288           // but fixing this made program slightly weaker.
1289           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1290           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1291                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1292
1293           if (futilityValueScaled < beta)
1294           {
1295               if (futilityValueScaled > bestValue)
1296                   bestValue = futilityValueScaled;
1297               continue;
1298           }
1299       }
1300
1301       // Step 13. Make the move
1302       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1303
1304       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1305       // The first move in list is the expected PV
1306       if (PvNode && moveCount == 1)
1307           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1308                                     : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1309       else
1310       {
1311           // Step 14. Reduced depth search
1312           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1313           bool doFullDepthSearch = true;
1314
1315           if (    depth >= 3 * OnePly
1316               && !captureOrPromotion
1317               && !dangerous
1318               && !move_is_castle(move)
1319               && !move_is_killer(move, ss))
1320           {
1321               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1322               if (ss->reduction)
1323               {
1324                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1325                   value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1326                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1327
1328                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1329               }
1330
1331               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1332               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1333               // if the move fails high again then go with full depth search.
1334               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1335               {
1336                   assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1337
1338                   ss->reduction = OnePly;
1339                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, ply+1);
1340                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1341               }
1342               ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1343           }
1344
1345           // Step 15. Full depth search
1346           if (doFullDepthSearch)
1347           {
1348               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1349                                         : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1350
1351               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1352               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1353               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1354               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1355                   value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1356                                             : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1357           }
1358       }
1359
1360       // Step 16. Undo move
1361       pos.undo_move(move);
1362
1363       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1364
1365       // Step 17. Check for new best move
1366       if (value > bestValue)
1367       {
1368           bestValue = value;
1369           if (value > alpha)
1370           {
1371               if (PvNode && value < beta) // This guarantees that always: alpha < beta
1372                   alpha = value;
1373
1374               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1375                   ss->mateKiller = move;
1376
1377               ss->bestMove = move;
1378           }
1379       }
1380
1381       // Step 18. Check for split
1382       if (   depth >= MinimumSplitDepth
1383           && TM.active_threads() > 1
1384           && bestValue < beta
1385           && TM.available_thread_exists(threadID)
1386           && !AbortSearch
1387           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1388           && Iteration <= 99)
1389           TM.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1390                               mateThreat, &moveCount, &mp, PvNode);
1391     }
1392
1393     // Step 19. Check for mate and stalemate
1394     // All legal moves have been searched and if there are
1395     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1396     // If one move was excluded return fail low score.
1397     if (!moveCount)
1398         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1399
1400     // Step 20. Update tables
1401     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1402     // history counters, and killer moves.
1403     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1404         return bestValue;
1405
1406     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1407     move = (bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove);
1408     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), f, depth, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1409
1410     // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1411     if (bestValue >= beta)
1412     {
1413         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1414         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1415         {
1416             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1417             update_killers(move, ss);
1418         }
1419     }
1420
1421     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1422
1423     return bestValue;
1424   }
1425
1426
1427   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1428   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1429   // less than OnePly).
1430
1431   template <NodeType PvNode>
1432   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1433
1434     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1435     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1436     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1437     assert(depth <= 0);
1438     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1439     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1440
1441     EvalInfo ei;
1442     StateInfo st;
1443     Move ttMove, move;
1444     Value bestValue, value, futilityValue, futilityBase;
1445     bool isCheck, deepChecks, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1446     const TTEntry* tte;
1447     Value oldAlpha = alpha;
1448
1449     TM.incrementNodeCounter(pos.thread());
1450     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1451     ss->eval = VALUE_NONE;
1452
1453     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1454     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1455         return VALUE_DRAW;
1456
1457     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1458     // pruning, but only for move ordering.
1459     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1460     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1461
1462     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1463     {
1464         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1465         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1466     }
1467
1468     isCheck = pos.is_check();
1469
1470     // Evaluate the position statically
1471     if (isCheck)
1472     {
1473         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1474         deepChecks = enoughMaterial = false;
1475     }
1476     else
1477     {
1478         if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1479         {
1480             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1481             bestValue = tte->static_value();
1482         }
1483         else
1484             bestValue = evaluate(pos, ei);
1485
1486         ss->eval = bestValue;
1487         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1488
1489         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1490         if (bestValue >= beta)
1491         {
1492             if (!tte)
1493                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1494
1495             return bestValue;
1496         }
1497
1498         if (PvNode && bestValue > alpha)
1499             alpha = bestValue;
1500
1501         // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1502         deepChecks = (depth == -OnePly && bestValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1503
1504         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1505         futilityBase = bestValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1506         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1507     }
1508
1509     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1510     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1511     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1512     // and we are near beta) will be generated.
1513     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1514     CheckInfo ci(pos);
1515
1516     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1517     while (   alpha < beta
1518            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1519     {
1520       assert(move_is_ok(move));
1521
1522       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1523
1524       // Futility pruning
1525       if (   !PvNode
1526           && !isCheck
1527           && !moveIsCheck
1528           &&  move != ttMove
1529           &&  enoughMaterial
1530           && !move_is_promotion(move)
1531           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1532       {
1533           futilityValue =  futilityBase
1534                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1535                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1536
1537           if (futilityValue < alpha)
1538           {
1539               if (futilityValue > bestValue)
1540                   bestValue = futilityValue;
1541               continue;
1542           }
1543       }
1544
1545       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1546       evasionPrunable =   isCheck
1547                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1548                        && !pos.move_is_capture(move)
1549                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1550                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1551
1552       // Don't search moves with negative SEE values
1553       if (   !PvNode
1554           && (!isCheck || evasionPrunable)
1555           &&  move != ttMove
1556           && !move_is_promotion(move)
1557           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1558           continue;
1559
1560       // Update current move
1561       ss->currentMove = move;
1562
1563       // Make and search the move
1564       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1565       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1);
1566       pos.undo_move(move);
1567
1568       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1569
1570       // New best move?
1571       if (value > bestValue)
1572       {
1573           bestValue = value;
1574           if (value > alpha)
1575           {
1576               alpha = value;
1577               ss->bestMove = move;
1578           }
1579        }
1580     }
1581
1582     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1583     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1584     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1585         return value_mated_in(ply);
1586
1587     // Update transposition table
1588     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1589     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1590     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), f, d, ss->bestMove, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1591
1592     // Update killers only for checking moves that fails high
1593     if (    bestValue >= beta
1594         && !pos.move_is_capture_or_promotion(ss->bestMove))
1595         update_killers(ss->bestMove, ss);
1596
1597     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1598
1599     return bestValue;
1600   }
1601
1602
1603   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1604   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1605   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1606   // table, done a null move search, and searched the first move before
1607   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1608   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1609   // care of after we return from the split point.
1610
1611   template <NodeType PvNode>
1612   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1613
1614     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1615     assert(TM.active_threads() > 1);
1616
1617     StateInfo st;
1618     Move move;
1619     Depth ext, newDepth;
1620     Value value;
1621     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1622     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1623     int moveCount;
1624     value = -VALUE_INFINITE;
1625
1626     Position pos(*sp->pos, threadID);
1627     CheckInfo ci(pos);
1628     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1629     isCheck = pos.is_check();
1630
1631     // Step 10. Loop through moves
1632     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1633     lock_grab(&(sp->lock));
1634
1635     while (    sp->bestValue < sp->beta
1636            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1637            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1638     {
1639       moveCount = ++sp->moveCount;
1640       lock_release(&(sp->lock));
1641
1642       assert(move_is_ok(move));
1643
1644       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1645       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1646
1647       // Step 11. Decide the new search depth
1648       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1649       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1650
1651       // Update current move
1652       ss->currentMove = move;
1653
1654       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1655       if (   !PvNode
1656           && !captureOrPromotion
1657           && !isCheck
1658           && !dangerous
1659           && !move_is_castle(move))
1660       {
1661           // Move count based pruning
1662           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1663               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1664               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1665           {
1666               lock_grab(&(sp->lock));
1667               continue;
1668           }
1669
1670           // Value based pruning
1671           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1672           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1673                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1674
1675           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1676           {
1677               lock_grab(&(sp->lock));
1678
1679               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1680                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1681               continue;
1682           }
1683       }
1684
1685       // Step 13. Make the move
1686       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1687
1688       // Step 14. Reduced search
1689       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1690       bool doFullDepthSearch = true;
1691
1692       if (   !captureOrPromotion
1693           && !dangerous
1694           && !move_is_castle(move)
1695           && !move_is_killer(move, ss))
1696       {
1697           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1698           if (ss->reduction)
1699           {
1700               Value localAlpha = sp->alpha;
1701               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1702               value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1703                                  : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, d, sp->ply+1);
1704
1705               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1706           }
1707
1708           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1709           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1710           // if the move fails high again then go with full depth search.
1711           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1712           {
1713               assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1714
1715               ss->reduction = OnePly;
1716               Value localAlpha = sp->alpha;
1717               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, sp->ply+1);
1718               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1719           }
1720           ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1721       }
1722
1723       // Step 15. Full depth search
1724       if (doFullDepthSearch)
1725       {
1726           Value localAlpha = sp->alpha;
1727           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1728                                     : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1);
1729
1730           // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1731           // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1732           // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1733           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1734               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, Depth(0), sp->ply+1)
1735                                         : - search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1);
1736       }
1737
1738       // Step 16. Undo move
1739       pos.undo_move(move);
1740
1741       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1742
1743       // Step 17. Check for new best move
1744       lock_grab(&(sp->lock));
1745
1746       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1747       {
1748           sp->bestValue = value;
1749
1750           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1751           {
1752               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1753                   sp->stopRequest = true;
1754
1755               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1756                   sp->alpha = value;
1757
1758               sp->parentSstack->bestMove = ss->bestMove = move;
1759           }
1760       }
1761     }
1762
1763     /* Here we have the lock still grabbed */
1764
1765     sp->slaves[threadID] = 0;
1766
1767     lock_release(&(sp->lock));
1768   }
1769
1770
1771   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1772   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1773   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1774   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1775   // second move is assumed to be a move from the current position.
1776
1777   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1778
1779     Square f1, t1, f2, t2;
1780     Piece p;
1781
1782     assert(move_is_ok(m1));
1783     assert(move_is_ok(m2));
1784
1785     if (m2 == MOVE_NONE)
1786         return false;
1787
1788     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1789     f2 = move_from(m2);
1790     t1 = move_to(m1);
1791     if (f2 == t1)
1792         return true;
1793
1794     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1795     t2 = move_to(m2);
1796     f1 = move_from(m1);
1797     if (t2 == f1)
1798         return true;
1799
1800     // Case 3: Moving through the vacated square
1801     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1802         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1803       return true;
1804
1805     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1806     p = pos.piece_on(t1);
1807     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1808         return true;
1809
1810     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1811     if (    piece_is_slider(p)
1812         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1813         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1814     {
1815         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1816         // move is the opposite of the checking piece.
1817         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1818         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1819
1820         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1821             return true;
1822     }
1823     return false;
1824   }
1825
1826
1827   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
1828   // eventually compensated for the ply.
1829
1830   bool value_is_mate(Value value) {
1831
1832     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1833
1834     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1835           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1836   }
1837
1838
1839   // move_is_killer() checks if the given move is among the
1840   // killer moves of that ply.
1841
1842   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1843
1844       const Move* k = ss->killers;
1845       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
1846           if (*k == m)
1847               return true;
1848
1849       return false;
1850   }
1851
1852
1853   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1854   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1855   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1856   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1857   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1858   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1859   template <NodeType PvNode>
1860   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1861                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1862
1863     assert(m != MOVE_NONE);
1864
1865     Depth result = Depth(0);
1866     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1867
1868     if (*dangerous)
1869     {
1870         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1871             result += CheckExtension[PvNode];
1872
1873         if (singleEvasion)
1874             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1875
1876         if (mateThreat)
1877             result += MateThreatExtension[PvNode];
1878     }
1879
1880     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1881     {
1882         Color c = pos.side_to_move();
1883         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1884         {
1885             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1886             *dangerous = true;
1887         }
1888         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1889         {
1890             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1891             *dangerous = true;
1892         }
1893     }
1894
1895     if (   captureOrPromotion
1896         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1897         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1898             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1899         && !move_is_promotion(m)
1900         && !move_is_ep(m))
1901     {
1902         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1903         *dangerous = true;
1904     }
1905
1906     if (   PvNode
1907         && captureOrPromotion
1908         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1909         && pos.see_sign(m) >= 0)
1910     {
1911         result += OnePly/2;
1912         *dangerous = true;
1913     }
1914
1915     return Min(result, OnePly);
1916   }
1917
1918
1919   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1920   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1921
1922   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1923
1924     assert(move_is_ok(m));
1925     assert(threat && move_is_ok(threat));
1926     assert(!pos.move_is_check(m));
1927     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1928     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1929
1930     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1931
1932     mfrom = move_from(m);
1933     mto = move_to(m);
1934     tfrom = move_from(threat);
1935     tto = move_to(threat);
1936
1937     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1938     if (mfrom == tto)
1939         return true;
1940
1941     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1942     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1943     if (   pos.move_is_capture(threat)
1944         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1945             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1946         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1947         return true;
1948
1949     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1950     // prune safe moves which block its ray.
1951     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1952         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1953         && pos.see_sign(m) >= 0)
1954         return true;
1955
1956     return false;
1957   }
1958
1959
1960   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1961   // can be used at a given point in search.
1962
1963   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1964
1965     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1966
1967     return   (   tte->depth() >= depth
1968               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
1969               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
1970
1971           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
1972               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
1973   }
1974
1975
1976   // refine_eval() returns the transposition table score if
1977   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1978
1979   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1980
1981       if (!tte)
1982           return defaultEval;
1983
1984       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1985
1986       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
1987           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
1988           return v;
1989
1990       return defaultEval;
1991   }
1992
1993
1994   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1995   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1996
1997   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1998                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1999
2000     Move m;
2001
2002     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2003
2004     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2005     {
2006         m = movesSearched[i];
2007
2008         assert(m != move);
2009
2010         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2011             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2012     }
2013   }
2014
2015
2016   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2017   // among the killer moves of that ply.
2018
2019   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2020
2021     if (m == ss->killers[0])
2022         return;
2023
2024     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2025         ss->killers[i] = ss->killers[i - 1];
2026
2027     ss->killers[0] = m;
2028   }
2029
2030
2031   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2032   // the static position evaluation before and after the move.
2033
2034   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2035
2036     if (   m != MOVE_NULL
2037         && before != VALUE_NONE
2038         && after != VALUE_NONE
2039         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2040         && !move_is_castle(m)
2041         && !move_is_promotion(m))
2042         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2043   }
2044
2045
2046   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2047   // since the beginning of the current search.
2048
2049   int current_search_time() {
2050
2051     return get_system_time() - SearchStartTime;
2052   }
2053
2054
2055   // nps() computes the current nodes/second count.
2056
2057   int nps() {
2058
2059     int t = current_search_time();
2060     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2061   }
2062
2063
2064   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2065   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2066   // search.
2067
2068   void poll() {
2069
2070     static int lastInfoTime;
2071     int t = current_search_time();
2072
2073     //  Poll for input
2074     if (Bioskey())
2075     {
2076         // We are line oriented, don't read single chars
2077         std::string command;
2078
2079         if (!std::getline(std::cin, command))
2080             command = "quit";
2081
2082         if (command == "quit")
2083         {
2084             AbortSearch = true;
2085             PonderSearch = false;
2086             Quit = true;
2087             return;
2088         }
2089         else if (command == "stop")
2090         {
2091             AbortSearch = true;
2092             PonderSearch = false;
2093         }
2094         else if (command == "ponderhit")
2095             ponderhit();
2096     }
2097
2098     // Print search information
2099     if (t < 1000)
2100         lastInfoTime = 0;
2101
2102     else if (lastInfoTime > t)
2103         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2104         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2105         lastInfoTime = 0;
2106
2107     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2108     {
2109         lastInfoTime = t;
2110
2111         if (dbg_show_mean)
2112             dbg_print_mean();
2113
2114         if (dbg_show_hit_rate)
2115             dbg_print_hit_rate();
2116
2117         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2118              << " time " << t << endl;
2119     }
2120
2121     // Should we stop the search?
2122     if (PonderSearch)
2123         return;
2124
2125     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2126                            && !AspirationFailLow
2127                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2128
2129     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2130                      || stillAtFirstMove;
2131
2132     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2133         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2134         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2135         AbortSearch = true;
2136   }
2137
2138
2139   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2140   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2141   // it correctly predicted the opponent's move.
2142
2143   void ponderhit() {
2144
2145     int t = current_search_time();
2146     PonderSearch = false;
2147
2148     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2149                            && !AspirationFailLow
2150                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2151
2152     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2153                      || stillAtFirstMove;
2154
2155     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2156         AbortSearch = true;
2157   }
2158
2159
2160   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2161   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2162
2163   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2164
2165     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2166     {
2167         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2168         ss->skipNullMove = false;
2169
2170         if (i < 3)
2171         {
2172             ss->init();
2173             ss->initKillers();
2174         }
2175     }
2176   }
2177
2178
2179   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2180   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2181   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2182   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2183   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2184   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2185
2186   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2187
2188     std::string command;
2189
2190     while (true)
2191     {
2192         if (!std::getline(std::cin, command))
2193             command = "quit";
2194
2195         if (command == "quit")
2196         {
2197             Quit = true;
2198             break;
2199         }
2200         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2201             break;
2202     }
2203   }
2204
2205
2206   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2207   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2208
2209   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2210
2211     cout << "info depth " << Iteration
2212          << " score "     << value_to_string(value)
2213          << (value >= beta ? " lowerbound" : value <= alpha ? " upperbound" : "")
2214          << " time "  << current_search_time()
2215          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2216          << " nps "   << nps()
2217          << " pv ";
2218
2219     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2220         cout << *m << " ";
2221
2222     cout << endl;
2223
2224     if (UseLogFile)
2225     {
2226         ValueType t = value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2227                       value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2228
2229         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2230                              TM.nodes_searched(), value, t, pv) << endl;
2231     }
2232   }
2233
2234
2235   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2236   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2237   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2238   // threads and one for Windows threads.
2239
2240 #if !defined(_MSC_VER)
2241
2242   void* init_thread(void *threadID) {
2243
2244     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2245     return NULL;
2246   }
2247
2248 #else
2249
2250   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2251
2252     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2253     return 0;
2254   }
2255
2256 #endif
2257
2258
2259   /// The ThreadsManager class
2260
2261   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2262   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2263   // counters used to sort the moves at root.
2264
2265   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2266
2267     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2268         threads[i].nodes = 0ULL;
2269   }
2270
2271   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2272
2273     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2274         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2275   }
2276
2277   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2278
2279     int64_t result = 0ULL;
2280     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2281         result += threads[i].nodes;
2282
2283     return result;
2284   }
2285
2286   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2287
2288     our = their = 0UL;
2289     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2290     {
2291         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2292         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2293     }
2294   }
2295
2296
2297   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2298   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2299   // object for which the current thread is the master.
2300
2301   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2302
2303     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2304
2305     while (true)
2306     {
2307         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2308         // master should exit as last one.
2309         if (AllThreadsShouldExit)
2310         {
2311             assert(!sp);
2312             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2313             return;
2314         }
2315
2316         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2317         // instead of wasting CPU time polling for work.
2318         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2319         {
2320             assert(!sp);
2321             assert(threadID != 0);
2322             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2323
2324 #if !defined(_MSC_VER)
2325             lock_grab(&WaitLock);
2326             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2327                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2328             lock_release(&WaitLock);
2329 #else
2330             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2331 #endif
2332         }
2333
2334         // If thread has just woken up, mark it as available
2335         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2336             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2337
2338         // If this thread has been assigned work, launch a search
2339         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2340         {
2341             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2342
2343             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2344
2345             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2346                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2347             else
2348                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2349
2350             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2351
2352             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2353         }
2354
2355         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2356         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2357         int i = 0;
2358         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2359
2360         if (i == ActiveThreads)
2361         {
2362             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2363             // be sure sp->lock has been released before to return.
2364             lock_grab(&(sp->lock));
2365             lock_release(&(sp->lock));
2366
2367             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2368
2369             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2370             return;
2371         }
2372     }
2373   }
2374
2375
2376   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2377   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2378   // objects.
2379
2380   void ThreadsManager::init_threads() {
2381
2382     volatile int i;
2383     bool ok;
2384
2385 #if !defined(_MSC_VER)
2386     pthread_t pthread[1];
2387 #endif
2388
2389     // Initialize global locks
2390     lock_init(&MPLock, NULL);
2391     lock_init(&WaitLock, NULL);
2392
2393 #if !defined(_MSC_VER)
2394     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2395 #else
2396     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2397         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2398 #endif
2399
2400     // Initialize splitPoints[] locks
2401     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2402         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2403             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock), NULL);
2404
2405     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2406     AllThreadsShouldExit = false;
2407
2408     // Threads will be put to sleep as soon as created
2409     AllThreadsShouldSleep = true;
2410
2411     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2412     ActiveThreads = 1;
2413     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2414     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2415         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2416
2417     // Launch the helper threads
2418     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2419     {
2420
2421 #if !defined(_MSC_VER)
2422         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2423 #else
2424         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2425 #endif
2426
2427         if (!ok)
2428         {
2429             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2430             Application::exit_with_failure();
2431         }
2432
2433         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2434         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2435     }
2436   }
2437
2438
2439   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2440   // helper threads exit cleanly.
2441
2442   void ThreadsManager::exit_threads() {
2443
2444     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2445     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2446     wake_sleeping_threads();
2447
2448     // This makes the threads to exit idle_loop()
2449     AllThreadsShouldExit = true;
2450
2451     // Wait for thread termination
2452     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2453         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2454
2455     // Now we can safely destroy the locks
2456     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2457         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2458             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2459
2460     lock_destroy(&WaitLock);
2461     lock_destroy(&MPLock);
2462   }
2463
2464
2465   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2466   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2467   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2468
2469   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2470
2471     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2472
2473     SplitPoint* sp;
2474
2475     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2476     return sp != NULL;
2477   }
2478
2479
2480   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2481   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2482   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2483   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2484   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2485   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2486   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2487
2488   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2489
2490     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2491     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2492     assert(ActiveThreads > 1);
2493
2494     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2495         return false;
2496
2497     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2498     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2499
2500     if (localActiveSplitPoints == 0)
2501         // No active split points means that the thread is available as
2502         // a slave for any other thread.
2503         return true;
2504
2505     if (ActiveThreads == 2)
2506         return true;
2507
2508     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2509     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2510     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2511     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2512         return true;
2513
2514     return false;
2515   }
2516
2517
2518   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2519   // a slave for the thread with threadID "master".
2520
2521   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2522
2523     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2524     assert(ActiveThreads > 1);
2525
2526     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2527         if (thread_is_available(i, master))
2528             return true;
2529
2530     return false;
2531   }
2532
2533
2534   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2535   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2536   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2537   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2538   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2539   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2540   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2541   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2542   // split() returns.
2543
2544   template <bool Fake>
2545   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2546                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, bool mateThreat,
2547                              int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2548     assert(p.is_ok());
2549     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2550     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2551     assert(*bestValue <= *alpha);
2552     assert(*alpha < beta);
2553     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2554     assert(depth > Depth(0));
2555     assert(p.thread() >= 0 && p.thread() < ActiveThreads);
2556     assert(ActiveThreads > 1);
2557
2558     int i, master = p.thread();
2559     Thread& masterThread = threads[master];
2560
2561     lock_grab(&MPLock);
2562
2563     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2564     // active split points, don't split.
2565     if (   !available_thread_exists(master)
2566         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2567     {
2568         lock_release(&MPLock);
2569         return;
2570     }
2571
2572     // Pick the next available split point object from the split point stack
2573     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2574
2575     // Initialize the split point object
2576     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2577     splitPoint.stopRequest = false;
2578     splitPoint.ply = ply;
2579     splitPoint.depth = depth;
2580     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2581     splitPoint.alpha = *alpha;
2582     splitPoint.beta = beta;
2583     splitPoint.pvNode = pvNode;
2584     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2585     splitPoint.mp = mp;
2586     splitPoint.moveCount = *moveCount;
2587     splitPoint.pos = &p;
2588     splitPoint.parentSstack = ss;
2589     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2590         splitPoint.slaves[i] = 0;
2591
2592     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2593
2594     // If we are here it means we are not available
2595     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2596
2597     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2598
2599     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2600     for (i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2601         if (thread_is_available(i, master))
2602         {
2603             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2604             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2605             splitPoint.slaves[i] = 1;
2606             workersCnt++;
2607         }
2608
2609     assert(Fake || workersCnt > 1);
2610
2611     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2612     lock_release(&MPLock);
2613
2614     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2615     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2616     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2617         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2618         {
2619             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2620
2621             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2622
2623             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2624         }
2625
2626     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2627     // which it will instantly launch a search, because its state is
2628     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2629     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2630     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2631     idle_loop(master, &splitPoint);
2632
2633     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2634     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2635     lock_grab(&MPLock);
2636
2637     *alpha = splitPoint.alpha;
2638     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2639     masterThread.activeSplitPoints--;
2640     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2641
2642     lock_release(&MPLock);
2643   }
2644
2645
2646   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2647   // to start a new search from the root.
2648
2649   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2650
2651     assert(AllThreadsShouldSleep);
2652     assert(ActiveThreads > 0);
2653
2654     AllThreadsShouldSleep = false;
2655
2656     if (ActiveThreads == 1)
2657         return;
2658
2659 #if !defined(_MSC_VER)
2660     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2661     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2662     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2663 #else
2664     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2665         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2666 #endif
2667
2668   }
2669
2670
2671   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2672   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2673   // finished the job and should be idle.
2674
2675   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2676
2677     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2678
2679     // This makes the threads to go to sleep
2680     AllThreadsShouldSleep = true;
2681   }
2682
2683   /// The RootMoveList class
2684
2685   // RootMoveList c'tor
2686
2687   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2688
2689     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2690     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2691     StateInfo st;
2692     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2693
2694     // Generate all legal moves
2695     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2696
2697     // Add each move to the moves[] array
2698     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2699     {
2700         bool includeMove = includeAllMoves;
2701
2702         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2703             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2704
2705         if (!includeMove)
2706             continue;
2707
2708         // Find a quick score for the move
2709         init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2710         pos.do_move(cur->move, st);
2711         moves[count].move = cur->move;
2712         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1);
2713         moves[count].pv[0] = cur->move;
2714         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2715         pos.undo_move(cur->move);
2716         count++;
2717     }
2718     sort();
2719   }
2720
2721
2722   // RootMoveList simple methods definitions
2723
2724   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2725
2726     moves[moveNum].nodes = nodes;
2727     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2728   }
2729
2730   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2731
2732     moves[moveNum].ourBeta = our;
2733     moves[moveNum].theirBeta = their;
2734   }
2735
2736   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2737
2738     int j;
2739
2740     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2741         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2742
2743     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2744   }
2745
2746
2747   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2748   // iteration.
2749
2750   void RootMoveList::sort() {
2751
2752     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2753   }
2754
2755
2756   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2757   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2758   // correctly in MultiPV mode.
2759
2760   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2761
2762     int i,j;
2763
2764     for (i = 1; i <= n; i++)
2765     {
2766         RootMove rm = moves[i];
2767         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2768             moves[j] = moves[j - 1];
2769
2770         moves[j] = rm;
2771     }
2772   }
2773
2774 } // namspace