ad0660d1582dbfce6ef27fc654897fcaf0eb4929
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "timeman.h"
42 #include "thread.h"
43 #include "tt.h"
44 #include "ucioption.h"
45
46 using std::cout;
47 using std::endl;
48
49 ////
50 //// Local definitions
51 ////
52
53 namespace {
54
55   /// Types
56   enum NodeType { NonPV, PV };
57
58   // Set to true to force running with one thread.
59   // Used for debugging SMP code.
60   const bool FakeSplit = false;
61
62   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
63   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
64   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
65   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
66
67   class ThreadsManager {
68     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
69        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
70        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
71     */
72   public:
73     void init_threads();
74     void exit_threads();
75
76     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
77     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
78     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
79     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
80
81     void resetNodeCounters();
82     void resetBetaCounters();
83     int64_t nodes_searched() const;
84     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
85     bool available_thread_exists(int master) const;
86     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
87     bool thread_should_stop(int threadID) const;
88     void wake_sleeping_threads();
89     void put_threads_to_sleep();
90     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
91
92     template <bool Fake>
93     void split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
94                Depth depth, Move threatMove, bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode);
95
96   private:
97     friend void poll();
98
99     int ActiveThreads;
100     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
101     Thread threads[MAX_THREADS];
102
103     Lock MPLock, WaitLock;
104
105 #if !defined(_MSC_VER)
106     pthread_cond_t WaitCond;
107 #else
108     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
109 #endif
110
111   };
112
113
114   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
115   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
116   // in the case of moves which fail low).
117
118   struct RootMove {
119
120     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
121
122     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
123     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
124     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
125     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
126     bool operator<(const RootMove& m) const {
127
128         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
129     }
130
131     Move move;
132     Value score;
133     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
134     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
135   };
136
137
138   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
139   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
140
141   class RootMoveList {
142
143   public:
144     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
145
146     int move_count() const { return count; }
147     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
148     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
149     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
150     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
151     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
152
153     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
154     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
155     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
156     void sort();
157     void sort_multipv(int n);
158
159   private:
160     static const int MaxRootMoves = 500;
161     RootMove moves[MaxRootMoves];
162     int count;
163   };
164
165
166   /// Adjustments
167
168   // Step 6. Razoring
169
170   // Maximum depth for razoring
171   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
172
173   // Dynamic razoring margin based on depth
174   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
175
176   // Step 8. Null move search with verification search
177
178   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
179   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
180   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
181
182   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
183   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
184
185   // Step 9. Internal iterative deepening
186
187   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
188   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 5 * OnePly /* PV */};
189
190   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
191   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
192   const Value IIDMargin = Value(0x100);
193
194   // Step 11. Decide the new search depth
195
196   // Extensions. Configurable UCI options
197   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
198   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
199   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
200
201   // Minimum depth for use of singular extension
202   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 7 * OnePly /* non-PV */, 6 * OnePly /* PV */};
203
204   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
205   // remaining ones we will extend it.
206   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
207
208   // Step 12. Futility pruning
209
210   // Futility margin for quiescence search
211   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
212
213   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
214   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
215   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
216
217   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 1)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
218   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
219
220   // Step 14. Reduced search
221
222   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
223   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
224
225   template <NodeType PV>
226   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
227
228   // Common adjustments
229
230   // Search depth at iteration 1
231   const Depth InitialDepth = OnePly;
232
233   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
234   // better than the second best move.
235   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
236
237
238   /// Global variables
239
240   // Iteration counter
241   int Iteration;
242
243   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
244   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
245   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
246
247   // Search window management
248   int AspirationDelta;
249
250   // MultiPV mode
251   int MultiPV;
252
253   // Time managment variables
254   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, OptimumSearchTime;
255   int MaximumSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
256   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
257   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
258
259   // Log file
260   bool UseLogFile;
261   std::ofstream LogFile;
262
263   // Multi-threads related variables
264   Depth MinimumSplitDepth;
265   int MaxThreadsPerSplitPoint;
266   ThreadsManager TM;
267
268   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
269   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
270   int NodesSincePoll;
271   int NodesBetweenPolls = 30000;
272
273   // History table
274   History H;
275
276   /// Local functions
277
278   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
279   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
280
281   template <NodeType PvNode>
282   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
283
284   template <NodeType PvNode>
285   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
286
287   template <NodeType PvNode>
288   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
289
290   template <NodeType PvNode>
291   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
292
293   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
294   bool value_is_mate(Value value);
295   Value value_to_tt(Value v, int ply);
296   Value value_from_tt(Value v, int ply);
297   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss);
298   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
299   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
300   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
301   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
302   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
303   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
304
305   int current_search_time();
306   std::string value_to_uci(Value v);
307   int nps();
308   void poll();
309   void ponderhit();
310   void wait_for_stop_or_ponderhit();
311   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
312   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value);
313   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]);
314   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]);
315
316 #if !defined(_MSC_VER)
317   void *init_thread(void *threadID);
318 #else
319   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
320 #endif
321
322 }
323
324
325 ////
326 //// Functions
327 ////
328
329 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
330 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
331
332 void init_threads() { TM.init_threads(); }
333 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
334 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
335
336
337 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
338
339 void init_search() {
340
341   int d;  // depth (OnePly == 2)
342   int hd; // half depth (OnePly == 1)
343   int mc; // moveCount
344
345   // Init reductions array
346   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
347   {
348       double    pvRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 4.5;
349       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
350       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
351       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
352   }
353
354   // Init futility margins array
355   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
356       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = 112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45;
357
358   // Init futility move count array
359   for (d = 0; d < 32; d++)
360       FutilityMoveCountArray[d] = 3 + (1 << (3 * d / 8));
361 }
362
363
364 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
365 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
366
367 int perft(Position& pos, Depth depth)
368 {
369     StateInfo st;
370     Move move;
371     int sum = 0;
372     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
373
374     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
375     // the moves, just to count them.
376     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
377     {
378         while (mp.get_next_move()) sum++;
379         return sum;
380     }
381
382     // Loop through all legal moves
383     CheckInfo ci(pos);
384     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
385     {
386         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
387         sum += perft(pos, depth - OnePly);
388         pos.undo_move(move);
389     }
390     return sum;
391 }
392
393
394 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
395 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
396 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
397 /// when a quit command is received during the search.
398
399 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int time[], int increment[],
400            int movesToGo, int maxDepth, int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
401
402   // Initialize global search variables
403   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
404   OptimumSearchTime = MaximumSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
405   NodesSincePoll = 0;
406   TM.resetNodeCounters();
407   SearchStartTime = get_system_time();
408   ExactMaxTime = maxTime;
409   MaxDepth = maxDepth;
410   MaxNodes = maxNodes;
411   InfiniteSearch = infinite;
412   PonderSearch = ponder;
413   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
414
415   // Look for a book move, only during games, not tests
416   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
417   {
418       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
419           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
420
421       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
422       if (bookMove != MOVE_NONE)
423       {
424           if (PonderSearch)
425               wait_for_stop_or_ponderhit();
426
427           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
428           return true;
429       }
430   }
431
432   // Read UCI option values
433   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
434   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
435       TT.clear();
436
437   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
438   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
439   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
440   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
441   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
442   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
443   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
444   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
445   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
446   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
447   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
448   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
449
450   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
451   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
452   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
453   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
454   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
455
456   if (UseLogFile)
457       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
458
459   read_weights(pos.side_to_move());
460
461   // Set the number of active threads
462   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
463   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
464   {
465       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
466       init_eval(TM.active_threads());
467   }
468
469   // Wake up sleeping threads
470   TM.wake_sleeping_threads();
471
472   // Set thinking time
473   int myTime = time[pos.side_to_move()];
474   int myIncrement = increment[pos.side_to_move()];
475   if (UseTimeManagement)
476   {
477       get_search_times(myTime, myIncrement, movesToGo, pos.startpos_ply_counter(),
478                        &OptimumSearchTime, &MaximumSearchTime);
479
480       if (get_option_value_bool("Ponder"))
481       {
482           OptimumSearchTime += OptimumSearchTime / 4;
483           OptimumSearchTime = Min(OptimumSearchTime, MaximumSearchTime);
484       }
485   }
486
487   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
488   // heavy time pressure.
489   if (MaxNodes)
490       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
491   else if (myTime && myTime < 1000)
492       NodesBetweenPolls = 1000;
493   else if (myTime && myTime < 5000)
494       NodesBetweenPolls = 5000;
495   else
496       NodesBetweenPolls = 30000;
497
498   // Write search information to log file
499   if (UseLogFile)
500       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
501               << "infinite: "  << infinite
502               << " ponder: "   << ponder
503               << " time: "     << myTime
504               << " increment: " << myIncrement
505               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
506
507   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
508   id_loop(pos, searchMoves);
509
510   if (UseLogFile)
511       LogFile.close();
512
513   TM.put_threads_to_sleep();
514
515   return !Quit;
516 }
517
518
519 namespace {
520
521   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
522   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
523   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
524   // reached.
525
526   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
527
528     Position p(pos, pos.thread());
529     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
530     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
531     Move EasyMove = MOVE_NONE;
532     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
533
534     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
535     RootMoveList rml(p, searchMoves);
536
537     // Handle special case of searching on a mate/stale position
538     if (rml.move_count() == 0)
539     {
540         if (PonderSearch)
541             wait_for_stop_or_ponderhit();
542
543         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
544     }
545
546     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
547     // so to output information also for iteration 1.
548     cout << "info depth " << 1
549          << "\ninfo depth " << 1
550          << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(0))
551          << " time " << current_search_time()
552          << " nodes " << TM.nodes_searched()
553          << " nps " << nps()
554          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
555
556     // Initialize
557     TT.new_search();
558     H.clear();
559     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
560     pv[0] = pv[1] = MOVE_NONE;
561     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
562     Iteration = 1;
563
564     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
565     if (   rml.move_count() == 1
566         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
567         EasyMove = rml.get_move(0);
568
569     // Iterative deepening loop
570     while (Iteration < PLY_MAX)
571     {
572         // Initialize iteration
573         Iteration++;
574         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
575
576         cout << "info depth " << Iteration << endl;
577
578         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
579         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
580         {
581             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
582             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
583
584             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
585             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
586
587             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
588             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
589         }
590
591         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
592         value = root_search(p, ss, pv, rml, &alpha, &beta);
593
594         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
595         // been overwritten during the search.
596         insert_pv_in_tt(p, pv);
597
598         if (AbortSearch)
599             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
600
601         //Save info about search result
602         ValueByIteration[Iteration] = value;
603
604         // Drop the easy move if differs from the new best move
605         if (pv[0] != EasyMove)
606             EasyMove = MOVE_NONE;
607
608         if (UseTimeManagement)
609         {
610             // Time to stop?
611             bool stopSearch = false;
612
613             // Stop search early if there is only a single legal move,
614             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
615             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
616                 stopSearch = true;
617
618             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
619             if (  Iteration >= 6
620                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
621                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
622                 stopSearch = true;
623
624             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
625             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
626             if (   Iteration >= 8
627                 && EasyMove == pv[0]
628                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
629                        && current_search_time() > OptimumSearchTime / 16)
630                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
631                        && current_search_time() > OptimumSearchTime / 32)))
632                 stopSearch = true;
633
634             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
635             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
636                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (OptimumSearchTime / 2)
637                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (OptimumSearchTime / 3);
638
639             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
640             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
641             // move at the next iteration anyway.
642             if (current_search_time() > ((OptimumSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
643                 stopSearch = true;
644
645             if (stopSearch)
646             {
647                 if (PonderSearch)
648                     StopOnPonderhit = true;
649                 else
650                     break;
651             }
652         }
653
654         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
655             break;
656     }
657
658     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
659     // best move before we are told to do so.
660     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
661         wait_for_stop_or_ponderhit();
662     else
663         // Print final search statistics
664         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
665              << " nps " << nps()
666              << " time " << current_search_time() << endl;
667
668     // Print the best move and the ponder move to the standard output
669     if (pv[0] == MOVE_NONE)
670     {
671         pv[0] = rml.get_move(0);
672         pv[1] = MOVE_NONE;
673     }
674
675     assert(pv[0] != MOVE_NONE);
676
677     cout << "bestmove " << pv[0];
678
679     if (pv[1] != MOVE_NONE)
680         cout << " ponder " << pv[1];
681
682     cout << endl;
683
684     if (UseLogFile)
685     {
686         if (dbg_show_mean)
687             dbg_print_mean(LogFile);
688
689         if (dbg_show_hit_rate)
690             dbg_print_hit_rate(LogFile);
691
692         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
693                 << "\nNodes/second: " << nps()
694                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, pv[0]);
695
696         StateInfo st;
697         p.do_move(pv[0], st);
698         LogFile << "\nPonder move: "
699                 << move_to_san(p, pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
700                 << endl;
701     }
702     return rml.get_move_score(0);
703   }
704
705
706   // root_search() is the function which searches the root node. It is
707   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
708   // scheme, prints some information to the standard output and handles
709   // the fail low/high loops.
710
711   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
712
713     EvalInfo ei;
714     StateInfo st;
715     CheckInfo ci(pos);
716     int64_t nodes;
717     Move move;
718     Depth depth, ext, newDepth;
719     Value value, alpha, beta;
720     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
721     int researchCountFH, researchCountFL;
722
723     researchCountFH = researchCountFL = 0;
724     alpha = *alphaPtr;
725     beta = *betaPtr;
726     isCheck = pos.is_check();
727
728     // Step 1. Initialize node (polling is omitted at root)
729     ss->currentMove = ss->bestMove = MOVE_NONE;
730
731     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
732     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
733     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
734
735     // Step 5. Evaluate the position statically
736     // At root we do this only to get reference value for child nodes
737     ss->eval = isCheck ? VALUE_NONE : evaluate(pos, ei);
738
739     // Step 6. Razoring (omitted at root)
740     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
741     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
742     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
743
744     // Step extra. Fail low loop
745     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
746     // with bigger window until we are not failing low anymore.
747     while (1)
748     {
749         // Sort the moves before to (re)search
750         rml.sort();
751
752         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
753         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
754         {
755             // This is used by time management
756             FirstRootMove = (i == 0);
757
758             // Save the current node count before the move is searched
759             nodes = TM.nodes_searched();
760
761             // Reset beta cut-off counters
762             TM.resetBetaCounters();
763
764             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
765             // the standard output.
766             move = ss->currentMove = rml.get_move(i);
767
768             if (current_search_time() >= 1000)
769                 cout << "info currmove " << move
770                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
771
772             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
773             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
774
775             // Step 11. Decide the new search depth
776             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
777             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
778             newDepth = depth + ext;
779
780             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
781
782             // Step extra. Fail high loop
783             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
784             // high anymore.
785             value = - VALUE_INFINITE;
786
787             while (1)
788             {
789                 // Step 13. Make the move
790                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
791
792                 // Step extra. pv search
793                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
794                 // and for fail high research (value > alpha)
795                 if (i < MultiPV || value > alpha)
796                 {
797                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
798                     if (MultiPV > 1)
799                         alpha = -VALUE_INFINITE;
800
801                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
802                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
803                 }
804                 else
805                 {
806                     // Step 14. Reduced search
807                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
808                     bool doFullDepthSearch = true;
809
810                     if (    depth >= 3 * OnePly
811                         && !dangerous
812                         && !captureOrPromotion
813                         && !move_is_castle(move))
814                     {
815                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
816                         if (ss->reduction)
817                         {
818                             assert(newDepth-ss->reduction >= OnePly);
819
820                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
821                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
822                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
823                         }
824
825                         // The move failed high, but if reduction is very big we could
826                         // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
827                         // if the move fails high again then go with full depth search.
828                         if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
829                         {
830                             assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
831
832                             ss->reduction = OnePly;
833                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
834                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
835                         }
836                         ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
837                     }
838
839                     // Step 15. Full depth search
840                     if (doFullDepthSearch)
841                     {
842                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
843                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
844
845                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
846                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
847                         if (value > alpha)
848                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
849                     }
850                 }
851
852                 // Step 16. Undo move
853                 pos.undo_move(move);
854
855                 // Can we exit fail high loop ?
856                 if (AbortSearch || value < beta)
857                     break;
858
859                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
860                 // the score before research in case we run out of time while researching.
861                 rml.set_move_score(i, value);
862                 ss->bestMove = move;
863                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
864                 rml.set_move_pv(i, pv);
865
866                 // Print information to the standard output
867                 print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
868
869                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
870                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
871                 researchCountFH++;
872
873             } // End of fail high loop
874
875             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
876             // was aborted because the user interrupted the search or because we
877             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
878             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
879             // move and/or PV.
880             if (AbortSearch)
881                 break;
882
883             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
884             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
885             int64_t our, their;
886             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
887             rml.set_beta_counters(i, our, their);
888             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
889
890             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
891             assert(value < beta);
892
893             // Step 17. Check for new best move
894             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
895                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
896             else
897             {
898                 // PV move or new best move!
899
900                 // Update PV
901                 rml.set_move_score(i, value);
902                 ss->bestMove = move;
903                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
904                 rml.set_move_pv(i, pv);
905
906                 if (MultiPV == 1)
907                 {
908                     // We record how often the best move has been changed in each
909                     // iteration. This information is used for time managment: When
910                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
911                     if (i > 0)
912                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
913
914                     // Print information to the standard output
915                     print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
916
917                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
918                     if (value > alpha)
919                         alpha = value;
920                 }
921                 else // MultiPV > 1
922                 {
923                     rml.sort_multipv(i);
924                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
925                     {
926                         cout << "info multipv " << j + 1
927                              << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(j))
928                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
929                              << " time " << current_search_time()
930                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
931                              << " nps " << nps()
932                              << " pv ";
933
934                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
935                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
936
937                         cout << endl;
938                     }
939                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
940                 }
941             } // PV move or new best move
942
943             assert(alpha >= *alphaPtr);
944
945             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
946
947             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
948                 StopOnPonderhit = false;
949         }
950
951         // Can we exit fail low loop ?
952         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
953             break;
954
955         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
956         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
957         researchCountFL++;
958
959     } // Fail low loop
960
961     // Sort the moves before to return
962     rml.sort();
963
964     return alpha;
965   }
966
967
968   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
969
970   template <NodeType PvNode>
971   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
972
973     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
974     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
975     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
976     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
977     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
978
979     Move movesSearched[256];
980     EvalInfo ei;
981     StateInfo st;
982     const TTEntry *tte, *ttx;
983     Key posKey;
984     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
985     Depth ext, newDepth;
986     Value bestValue, value, oldAlpha;
987     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
988     bool isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
989     bool mateThreat = false;
990     int moveCount = 0;
991     int threadID = pos.thread();
992     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
993     oldAlpha = alpha;
994
995     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
996     TM.incrementNodeCounter(threadID);
997     ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = MOVE_NONE;
998     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = (ss+2)->mateKiller = MOVE_NONE;
999
1000     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
1001     {
1002         NodesSincePoll = 0;
1003         poll();
1004     }
1005
1006     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1007     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1008         return Value(0);
1009
1010     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1011         return VALUE_DRAW;
1012
1013     // Step 3. Mate distance pruning
1014     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1015     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1016     if (alpha >= beta)
1017         return alpha;
1018
1019     // Step 4. Transposition table lookup
1020
1021     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1022     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1023     excludedMove = ss->excludedMove;
1024     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1025
1026     tte = TT.retrieve(posKey);
1027     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1028
1029     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1030     // This is to avoid problems in the following areas:
1031     //
1032     // * Repetition draw detection
1033     // * Fifty move rule detection
1034     // * Searching for a mate
1035     // * Printing of full PV line
1036
1037     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1038     {
1039         // Refresh tte entry to avoid aging
1040         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->king_danger());
1041
1042         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1043         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1044     }
1045
1046     // Step 5. Evaluate the position statically and
1047     // update gain statistics of parent move.
1048     isCheck = pos.is_check();
1049     if (isCheck)
1050         ss->eval = VALUE_NONE;
1051     else if (tte)
1052     {
1053         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1054
1055         ss->eval = tte->static_value();
1056         ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1057         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply);
1058     }
1059     else
1060     {
1061         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ei);
1062         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1063     }
1064
1065     // Save gain for the parent non-capture move
1066     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1067
1068     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1069     if (   !PvNode
1070         &&  depth < RazorDepth
1071         && !isCheck
1072         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1073         &&  ttMove == MOVE_NONE
1074         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1075         && !value_is_mate(beta)
1076         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1077     {
1078         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1079         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply);
1080         if (v < rbeta)
1081             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1082             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1083             return v;
1084     }
1085
1086     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1087     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1088     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1089     if (   !PvNode
1090         && !ss->skipNullMove
1091         &&  depth < RazorDepth
1092         && !isCheck
1093         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1094         && !value_is_mate(beta)
1095         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1096         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1097
1098     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1099     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1100     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1101     // NullMoveMargin under beta.
1102     if (   !PvNode
1103         && !ss->skipNullMove
1104         &&  depth > OnePly
1105         && !isCheck
1106         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0)
1107         && !value_is_mate(beta)
1108         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1109     {
1110         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1111
1112         // Null move dynamic reduction based on depth
1113         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1114
1115         // Null move dynamic reduction based on value
1116         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1117             R++;
1118
1119         pos.do_null_move(st);
1120         (ss+1)->skipNullMove = true;
1121
1122         nullValue = depth-R*OnePly < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1123                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, ply+1);
1124         (ss+1)->skipNullMove = false;
1125         pos.undo_null_move();
1126
1127         if (nullValue >= beta)
1128         {
1129             // Do not return unproven mate scores
1130             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1131                 nullValue = beta;
1132
1133             if (depth < 6 * OnePly)
1134                 return nullValue;
1135
1136             // Do verification search at high depths
1137             ss->skipNullMove = true;
1138             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*OnePly, ply);
1139             ss->skipNullMove = false;
1140
1141             if (v >= beta)
1142                 return nullValue;
1143         }
1144         else
1145         {
1146             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1147             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1148             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1149             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1150             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1151             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1152             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1153                 mateThreat = true;
1154
1155             threatMove = (ss+1)->bestMove;
1156             if (   depth < ThreatDepth
1157                 && (ss-1)->reduction
1158                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
1159                 return beta - 1;
1160         }
1161     }
1162
1163     // Step 9. Internal iterative deepening
1164     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1165         &&  ttMove == MOVE_NONE
1166         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1167     {
1168         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1169
1170         ss->skipNullMove = true;
1171         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1172         ss->skipNullMove = false;
1173
1174         ttMove = ss->bestMove;
1175         tte = TT.retrieve(posKey);
1176     }
1177
1178     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1179     if (PvNode)
1180         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1181
1182     // Initialize a MovePicker object for the current position
1183     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1184     CheckInfo ci(pos);
1185     ss->bestMove = MOVE_NONE;
1186     singleEvasion = isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1187     singularExtensionNode =   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1188                            && tte
1189                            && tte->move()
1190                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1191                            && is_lower_bound(tte->type())
1192                            && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly;
1193
1194     // Step 10. Loop through moves
1195     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1196     while (   bestValue < beta
1197            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1198            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1199     {
1200       assert(move_is_ok(move));
1201
1202       if (move == excludedMove)
1203           continue;
1204
1205       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1206       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1207
1208       // Step 11. Decide the new search depth
1209       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1210
1211       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1212       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1213       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1214       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1215       if (   singularExtensionNode
1216           && move == tte->move()
1217           && ext < OnePly)
1218       {
1219           // Avoid to do an expensive singular extension search on nodes where
1220           // such search have already been done in the past, so assume the last
1221           // singular extension search result is still valid.
1222           if (  !PvNode
1223               && depth < SingularExtensionDepth[PvNode] + 5 * OnePly
1224               && (ttx = TT.retrieve(pos.get_exclusion_key())) != NULL)
1225           {
1226               if (is_upper_bound(ttx->type()))
1227                   ext = OnePly;
1228
1229               singularExtensionNode = false;
1230           }
1231
1232           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1233
1234           if (singularExtensionNode && abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1235           {
1236               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1237               ss->excludedMove = move;
1238               ss->skipNullMove = true;
1239               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1240               ss->skipNullMove = false;
1241               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1242               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1243               if (v < b)
1244                   ext = OnePly;
1245           }
1246       }
1247
1248       newDepth = depth - OnePly + ext;
1249
1250       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1251       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1252
1253       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1254       if (   !PvNode
1255           && !captureOrPromotion
1256           && !isCheck
1257           && !dangerous
1258           &&  move != ttMove
1259           && !move_is_castle(move))
1260       {
1261           // Move count based pruning
1262           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1263               && !(threatMove && connected_threat(pos, move, threatMove))
1264               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1265               continue;
1266
1267           // Value based pruning
1268           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly for predicted depth,
1269           // but fixing this made program slightly weaker.
1270           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1271           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1272                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1273
1274           if (futilityValueScaled < beta)
1275           {
1276               if (futilityValueScaled > bestValue)
1277                   bestValue = futilityValueScaled;
1278               continue;
1279           }
1280       }
1281
1282       // Step 13. Make the move
1283       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1284
1285       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1286       // The first move in list is the expected PV
1287       if (PvNode && moveCount == 1)
1288           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1289                                     : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1290       else
1291       {
1292           // Step 14. Reduced depth search
1293           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1294           bool doFullDepthSearch = true;
1295
1296           if (    depth >= 3 * OnePly
1297               && !captureOrPromotion
1298               && !dangerous
1299               && !move_is_castle(move)
1300               && !move_is_killer(move, ss))
1301           {
1302               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1303               if (ss->reduction)
1304               {
1305                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1306                   value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1307                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1308
1309                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1310               }
1311
1312               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1313               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1314               // if the move fails high again then go with full depth search.
1315               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1316               {
1317                   assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1318
1319                   ss->reduction = OnePly;
1320                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, ply+1);
1321                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1322               }
1323               ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1324           }
1325
1326           // Step 15. Full depth search
1327           if (doFullDepthSearch)
1328           {
1329               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1330                                         : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1331
1332               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1333               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1334               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1335               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1336                   value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1337                                             : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1338           }
1339       }
1340
1341       // Step 16. Undo move
1342       pos.undo_move(move);
1343
1344       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1345
1346       // Step 17. Check for new best move
1347       if (value > bestValue)
1348       {
1349           bestValue = value;
1350           if (value > alpha)
1351           {
1352               if (PvNode && value < beta) // We want always alpha < beta
1353                   alpha = value;
1354
1355               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1356                   ss->mateKiller = move;
1357
1358               ss->bestMove = move;
1359           }
1360       }
1361
1362       // Step 18. Check for split
1363       if (   depth >= MinimumSplitDepth
1364           && TM.active_threads() > 1
1365           && bestValue < beta
1366           && TM.available_thread_exists(threadID)
1367           && !AbortSearch
1368           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1369           && Iteration <= 99)
1370           TM.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1371                               threatMove, mateThreat, &moveCount, &mp, PvNode);
1372     }
1373
1374     // Step 19. Check for mate and stalemate
1375     // All legal moves have been searched and if there are
1376     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1377     // If one move was excluded return fail low score.
1378     if (!moveCount)
1379         return excludedMove ? oldAlpha : isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW;
1380
1381     // Step 20. Update tables
1382     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1383     // history counters, and killer moves.
1384     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1385         return bestValue;
1386
1387     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1388     move = (bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove);
1389     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), vt, depth, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1390
1391     // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1392     if (bestValue >= beta)
1393     {
1394         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1395         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1396         {
1397             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1398             update_killers(move, ss);
1399         }
1400     }
1401
1402     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1403
1404     return bestValue;
1405   }
1406
1407
1408   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1409   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1410   // less than OnePly).
1411
1412   template <NodeType PvNode>
1413   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1414
1415     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1416     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1417     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1418     assert(depth <= 0);
1419     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1420     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1421
1422     EvalInfo ei;
1423     StateInfo st;
1424     Move ttMove, move;
1425     Value bestValue, value, futilityValue, futilityBase;
1426     bool isCheck, deepChecks, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1427     const TTEntry* tte;
1428     Value oldAlpha = alpha;
1429
1430     TM.incrementNodeCounter(pos.thread());
1431     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1432
1433     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1434     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1435         return VALUE_DRAW;
1436
1437     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1438     // pruning, but only for move ordering.
1439     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1440     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1441
1442     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1443     {
1444         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1445         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1446     }
1447
1448     isCheck = pos.is_check();
1449
1450     // Evaluate the position statically
1451     if (isCheck)
1452     {
1453         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1454         ss->eval = VALUE_NONE;
1455         deepChecks = enoughMaterial = false;
1456     }
1457     else
1458     {
1459         if (tte)
1460         {
1461             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1462
1463             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1464             bestValue = tte->static_value();
1465         }
1466         else
1467             bestValue = evaluate(pos, ei);
1468
1469         ss->eval = bestValue;
1470         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1471
1472         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1473         if (bestValue >= beta)
1474         {
1475             if (!tte)
1476                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1477
1478             return bestValue;
1479         }
1480
1481         if (PvNode && bestValue > alpha)
1482             alpha = bestValue;
1483
1484         // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1485         deepChecks = (depth == -OnePly && bestValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1486
1487         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1488         futilityBase = bestValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1489         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1490     }
1491
1492     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1493     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1494     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1495     // and we are near beta) will be generated.
1496     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1497     CheckInfo ci(pos);
1498
1499     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1500     while (   alpha < beta
1501            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1502     {
1503       assert(move_is_ok(move));
1504
1505       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1506
1507       // Futility pruning
1508       if (   !PvNode
1509           && !isCheck
1510           && !moveIsCheck
1511           &&  move != ttMove
1512           &&  enoughMaterial
1513           && !move_is_promotion(move)
1514           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1515       {
1516           futilityValue =  futilityBase
1517                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1518                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1519
1520           if (futilityValue < alpha)
1521           {
1522               if (futilityValue > bestValue)
1523                   bestValue = futilityValue;
1524               continue;
1525           }
1526       }
1527
1528       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1529       evasionPrunable =   isCheck
1530                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1531                        && !pos.move_is_capture(move)
1532                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1533                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1534
1535       // Don't search moves with negative SEE values
1536       if (   !PvNode
1537           && (!isCheck || evasionPrunable)
1538           &&  move != ttMove
1539           && !move_is_promotion(move)
1540           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1541           continue;
1542
1543       // Update current move
1544       ss->currentMove = move;
1545
1546       // Make and search the move
1547       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1548       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1);
1549       pos.undo_move(move);
1550
1551       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1552
1553       // New best move?
1554       if (value > bestValue)
1555       {
1556           bestValue = value;
1557           if (value > alpha)
1558           {
1559               alpha = value;
1560               ss->bestMove = move;
1561           }
1562        }
1563     }
1564
1565     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1566     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1567     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1568         return value_mated_in(ply);
1569
1570     // Update transposition table
1571     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1572     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1573     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), vt, d, ss->bestMove, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1574
1575     // Update killers only for checking moves that fails high
1576     if (    bestValue >= beta
1577         && !pos.move_is_capture_or_promotion(ss->bestMove))
1578         update_killers(ss->bestMove, ss);
1579
1580     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1581
1582     return bestValue;
1583   }
1584
1585
1586   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1587   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1588   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1589   // table, done a null move search, and searched the first move before
1590   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1591   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1592   // care of after we return from the split point.
1593
1594   template <NodeType PvNode>
1595   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1596
1597     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1598     assert(TM.active_threads() > 1);
1599
1600     StateInfo st;
1601     Move move;
1602     Depth ext, newDepth;
1603     Value value;
1604     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1605     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1606     int moveCount;
1607     value = -VALUE_INFINITE;
1608
1609     Position pos(*sp->pos, threadID);
1610     CheckInfo ci(pos);
1611     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1612     isCheck = pos.is_check();
1613
1614     // Step 10. Loop through moves
1615     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1616     lock_grab(&(sp->lock));
1617
1618     while (    sp->bestValue < sp->beta
1619            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1620            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1621     {
1622       moveCount = ++sp->moveCount;
1623       lock_release(&(sp->lock));
1624
1625       assert(move_is_ok(move));
1626
1627       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1628       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1629
1630       // Step 11. Decide the new search depth
1631       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1632       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1633
1634       // Update current move
1635       ss->currentMove = move;
1636
1637       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1638       if (   !PvNode
1639           && !captureOrPromotion
1640           && !isCheck
1641           && !dangerous
1642           && !move_is_castle(move))
1643       {
1644           // Move count based pruning
1645           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1646               && !(sp->threatMove && connected_threat(pos, move, sp->threatMove))
1647               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1648           {
1649               lock_grab(&(sp->lock));
1650               continue;
1651           }
1652
1653           // Value based pruning
1654           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1655           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1656                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1657
1658           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1659           {
1660               lock_grab(&(sp->lock));
1661
1662               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1663                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1664               continue;
1665           }
1666       }
1667
1668       // Step 13. Make the move
1669       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1670
1671       // Step 14. Reduced search
1672       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1673       bool doFullDepthSearch = true;
1674
1675       if (   !captureOrPromotion
1676           && !dangerous
1677           && !move_is_castle(move)
1678           && !move_is_killer(move, ss))
1679       {
1680           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1681           if (ss->reduction)
1682           {
1683               Value localAlpha = sp->alpha;
1684               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1685               value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1686                                  : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, d, sp->ply+1);
1687
1688               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1689           }
1690
1691           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1692           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1693           // if the move fails high again then go with full depth search.
1694           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1695           {
1696               assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1697
1698               ss->reduction = OnePly;
1699               Value localAlpha = sp->alpha;
1700               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, sp->ply+1);
1701               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1702           }
1703           ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1704       }
1705
1706       // Step 15. Full depth search
1707       if (doFullDepthSearch)
1708       {
1709           Value localAlpha = sp->alpha;
1710           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1711                                     : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1);
1712
1713           // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1714           // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1715           // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1716           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1717               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, Depth(0), sp->ply+1)
1718                                         : - search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1);
1719       }
1720
1721       // Step 16. Undo move
1722       pos.undo_move(move);
1723
1724       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1725
1726       // Step 17. Check for new best move
1727       lock_grab(&(sp->lock));
1728
1729       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1730       {
1731           sp->bestValue = value;
1732
1733           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1734           {
1735               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1736                   sp->stopRequest = true;
1737
1738               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1739                   sp->alpha = value;
1740
1741               sp->parentSstack->bestMove = ss->bestMove = move;
1742           }
1743       }
1744     }
1745
1746     /* Here we have the lock still grabbed */
1747
1748     sp->slaves[threadID] = 0;
1749
1750     lock_release(&(sp->lock));
1751   }
1752
1753
1754   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1755   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1756   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1757   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1758   // second move is assumed to be a move from the current position.
1759
1760   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1761
1762     Square f1, t1, f2, t2;
1763     Piece p;
1764
1765     assert(move_is_ok(m1));
1766     assert(move_is_ok(m2));
1767
1768     if (m2 == MOVE_NONE)
1769         return false;
1770
1771     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1772     f2 = move_from(m2);
1773     t1 = move_to(m1);
1774     if (f2 == t1)
1775         return true;
1776
1777     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1778     t2 = move_to(m2);
1779     f1 = move_from(m1);
1780     if (t2 == f1)
1781         return true;
1782
1783     // Case 3: Moving through the vacated square
1784     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1785         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1786       return true;
1787
1788     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1789     p = pos.piece_on(t1);
1790     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1791         return true;
1792
1793     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1794     if (    piece_is_slider(p)
1795         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1796         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1797     {
1798         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1799         // move is the opposite of the checking piece.
1800         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1801         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1802
1803         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1804             return true;
1805     }
1806     return false;
1807   }
1808
1809
1810   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one eventually
1811   // compensated for the ply.
1812
1813   bool value_is_mate(Value value) {
1814
1815     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1816
1817     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1818           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1819   }
1820
1821
1822   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1823   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1824   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1825
1826   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1827
1828     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1829       return v + ply;
1830
1831     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1832       return v - ply;
1833
1834     return v;
1835   }
1836
1837
1838   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1839   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1840
1841   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1842
1843     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1844       return v - ply;
1845
1846     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1847       return v + ply;
1848
1849     return v;
1850   }
1851
1852
1853   // move_is_killer() checks if the given move is among the killer moves
1854
1855   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1856
1857       if (ss->killers[0] == m || ss->killers[1] == m)
1858           return true;
1859
1860       return false;
1861   }
1862
1863
1864   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1865   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1866   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1867   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1868   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1869   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1870   template <NodeType PvNode>
1871   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1872                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1873
1874     assert(m != MOVE_NONE);
1875
1876     Depth result = Depth(0);
1877     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1878
1879     if (*dangerous)
1880     {
1881         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1882             result += CheckExtension[PvNode];
1883
1884         if (singleEvasion)
1885             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1886
1887         if (mateThreat)
1888             result += MateThreatExtension[PvNode];
1889     }
1890
1891     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1892     {
1893         Color c = pos.side_to_move();
1894         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1895         {
1896             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1897             *dangerous = true;
1898         }
1899         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1900         {
1901             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1902             *dangerous = true;
1903         }
1904     }
1905
1906     if (   captureOrPromotion
1907         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1908         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1909             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1910         && !move_is_promotion(m)
1911         && !move_is_ep(m))
1912     {
1913         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1914         *dangerous = true;
1915     }
1916
1917     if (   PvNode
1918         && captureOrPromotion
1919         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1920         && pos.see_sign(m) >= 0)
1921     {
1922         result += OnePly/2;
1923         *dangerous = true;
1924     }
1925
1926     return Min(result, OnePly);
1927   }
1928
1929
1930   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1931   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1932
1933   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1934
1935     assert(move_is_ok(m));
1936     assert(threat && move_is_ok(threat));
1937     assert(!pos.move_is_check(m));
1938     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1939     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1940
1941     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1942
1943     mfrom = move_from(m);
1944     mto = move_to(m);
1945     tfrom = move_from(threat);
1946     tto = move_to(threat);
1947
1948     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1949     if (mfrom == tto)
1950         return true;
1951
1952     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1953     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1954     if (   pos.move_is_capture(threat)
1955         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1956             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1957         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1958         return true;
1959
1960     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1961     // prune safe moves which block its ray.
1962     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1963         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1964         && pos.see_sign(m) >= 0)
1965         return true;
1966
1967     return false;
1968   }
1969
1970
1971   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1972   // can be used at a given point in search.
1973
1974   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1975
1976     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1977
1978     return   (   tte->depth() >= depth
1979               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
1980               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
1981
1982           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
1983               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
1984   }
1985
1986
1987   // refine_eval() returns the transposition table score if
1988   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1989
1990   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1991
1992       assert(tte);
1993
1994       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1995
1996       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
1997           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
1998           return v;
1999
2000       return defaultEval;
2001   }
2002
2003
2004   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2005   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2006
2007   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2008                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2009
2010     Move m;
2011
2012     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2013
2014     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2015     {
2016         m = movesSearched[i];
2017
2018         assert(m != move);
2019
2020         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2021             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2022     }
2023   }
2024
2025
2026   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2027   // among the killer moves of that ply.
2028
2029   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2030
2031     if (m == ss->killers[0])
2032         return;
2033
2034     ss->killers[1] = ss->killers[0];
2035     ss->killers[0] = m;
2036   }
2037
2038
2039   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2040   // the static position evaluation before and after the move.
2041
2042   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2043
2044     if (   m != MOVE_NULL
2045         && before != VALUE_NONE
2046         && after != VALUE_NONE
2047         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2048         && !move_is_special(m))
2049         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2050   }
2051
2052
2053   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2054   // since the beginning of the current search.
2055
2056   int current_search_time() {
2057
2058     return get_system_time() - SearchStartTime;
2059   }
2060
2061
2062   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI protocol
2063
2064   std::string value_to_uci(Value v) {
2065
2066     std::stringstream s;
2067
2068     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * OnePly)
2069       s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to pawn = 100
2070     else
2071       s << "mate " << (v > 0 ? (VALUE_MATE - v + 1) / 2 : -(VALUE_MATE + v) / 2 );
2072
2073     return s.str();
2074   }
2075
2076   // nps() computes the current nodes/second count.
2077
2078   int nps() {
2079
2080     int t = current_search_time();
2081     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2082   }
2083
2084
2085   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2086   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2087   // search.
2088
2089   void poll() {
2090
2091     static int lastInfoTime;
2092     int t = current_search_time();
2093
2094     //  Poll for input
2095     if (Bioskey())
2096     {
2097         // We are line oriented, don't read single chars
2098         std::string command;
2099
2100         if (!std::getline(std::cin, command))
2101             command = "quit";
2102
2103         if (command == "quit")
2104         {
2105             AbortSearch = true;
2106             PonderSearch = false;
2107             Quit = true;
2108             return;
2109         }
2110         else if (command == "stop")
2111         {
2112             AbortSearch = true;
2113             PonderSearch = false;
2114         }
2115         else if (command == "ponderhit")
2116             ponderhit();
2117     }
2118
2119     // Print search information
2120     if (t < 1000)
2121         lastInfoTime = 0;
2122
2123     else if (lastInfoTime > t)
2124         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2125         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2126         lastInfoTime = 0;
2127
2128     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2129     {
2130         lastInfoTime = t;
2131
2132         if (dbg_show_mean)
2133             dbg_print_mean();
2134
2135         if (dbg_show_hit_rate)
2136             dbg_print_hit_rate();
2137
2138         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2139              << " time " << t << endl;
2140     }
2141
2142     // Should we stop the search?
2143     if (PonderSearch)
2144         return;
2145
2146     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2147                            && !AspirationFailLow
2148                            &&  t > OptimumSearchTime + ExtraSearchTime;
2149
2150     bool noMoreTime =   t > MaximumSearchTime
2151                      || stillAtFirstMove;
2152
2153     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2154         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2155         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2156         AbortSearch = true;
2157   }
2158
2159
2160   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2161   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2162   // it correctly predicted the opponent's move.
2163
2164   void ponderhit() {
2165
2166     int t = current_search_time();
2167     PonderSearch = false;
2168
2169     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2170                            && !AspirationFailLow
2171                            &&  t > OptimumSearchTime + ExtraSearchTime;
2172
2173     bool noMoreTime =   t > MaximumSearchTime
2174                      || stillAtFirstMove;
2175
2176     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2177         AbortSearch = true;
2178   }
2179
2180
2181   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2182   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2183
2184   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2185
2186     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2187     {
2188         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2189         ss->skipNullMove = false;
2190         ss->reduction = Depth(0);
2191
2192         if (i < 3)
2193             ss->killers[0] = ss->killers[1] = ss->mateKiller = MOVE_NONE;
2194     }
2195   }
2196
2197
2198   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2199   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2200   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2201   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2202   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2203   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2204
2205   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2206
2207     std::string command;
2208
2209     while (true)
2210     {
2211         if (!std::getline(std::cin, command))
2212             command = "quit";
2213
2214         if (command == "quit")
2215         {
2216             Quit = true;
2217             break;
2218         }
2219         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2220             break;
2221     }
2222   }
2223
2224
2225   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2226   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2227
2228   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2229
2230     cout << "info depth " << Iteration
2231          << " score "     << value_to_uci(value)
2232          << (value >= beta ? " lowerbound" : value <= alpha ? " upperbound" : "")
2233          << " time "  << current_search_time()
2234          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2235          << " nps "   << nps()
2236          << " pv ";
2237
2238     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2239         cout << *m << " ";
2240
2241     cout << endl;
2242
2243     if (UseLogFile)
2244     {
2245         ValueType t = value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2246                       value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2247
2248         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2249                              TM.nodes_searched(), value, t, pv) << endl;
2250     }
2251   }
2252
2253
2254   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2255   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2256   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2257
2258   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]) {
2259
2260     StateInfo st;
2261     TTEntry* tte;
2262     Position p(pos, pos.thread());
2263     EvalInfo ei;
2264     Value v;
2265
2266     for (int i = 0; pv[i] != MOVE_NONE; i++)
2267     {
2268         tte = TT.retrieve(p.get_key());
2269         if (!tte || tte->move() != pv[i])
2270         {
2271             v = (p.is_check() ? VALUE_NONE : evaluate(p, ei));
2272             TT.store(p.get_key(), VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[i], v, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
2273         }
2274         p.do_move(pv[i], st);
2275     }
2276   }
2277
2278
2279   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2280   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2281   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2282   // long PV to print that is important for position analysis.
2283
2284   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]) {
2285
2286     StateInfo st;
2287     TTEntry* tte;
2288     Position p(pos, pos.thread());
2289     int ply = 0;
2290
2291     assert(bestMove != MOVE_NONE);
2292
2293     pv[ply] = bestMove;
2294     p.do_move(pv[ply++], st);
2295
2296     while (   (tte = TT.retrieve(p.get_key())) != NULL
2297            && tte->move() != MOVE_NONE
2298            && move_is_legal(p, tte->move())
2299            && ply < PLY_MAX
2300            && (!p.is_draw() || ply < 2))
2301     {
2302         pv[ply] = tte->move();
2303         p.do_move(pv[ply++], st);
2304     }
2305     pv[ply] = MOVE_NONE;
2306   }
2307
2308
2309   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2310   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2311   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2312   // threads and one for Windows threads.
2313
2314 #if !defined(_MSC_VER)
2315
2316   void* init_thread(void *threadID) {
2317
2318     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2319     return NULL;
2320   }
2321
2322 #else
2323
2324   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2325
2326     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2327     return 0;
2328   }
2329
2330 #endif
2331
2332
2333   /// The ThreadsManager class
2334
2335   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2336   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2337   // counters used to sort the moves at root.
2338
2339   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2340
2341     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2342         threads[i].nodes = 0ULL;
2343   }
2344
2345   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2346
2347     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2348         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2349   }
2350
2351   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2352
2353     int64_t result = 0ULL;
2354     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2355         result += threads[i].nodes;
2356
2357     return result;
2358   }
2359
2360   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2361
2362     our = their = 0UL;
2363     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2364     {
2365         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2366         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2367     }
2368   }
2369
2370
2371   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2372   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2373   // object for which the current thread is the master.
2374
2375   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2376
2377     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2378
2379     while (true)
2380     {
2381         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2382         // master should exit as last one.
2383         if (AllThreadsShouldExit)
2384         {
2385             assert(!sp);
2386             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2387             return;
2388         }
2389
2390         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2391         // instead of wasting CPU time polling for work.
2392         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2393         {
2394             assert(!sp);
2395             assert(threadID != 0);
2396             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2397
2398 #if !defined(_MSC_VER)
2399             lock_grab(&WaitLock);
2400             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2401                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2402             lock_release(&WaitLock);
2403 #else
2404             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2405 #endif
2406         }
2407
2408         // If thread has just woken up, mark it as available
2409         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2410             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2411
2412         // If this thread has been assigned work, launch a search
2413         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2414         {
2415             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2416
2417             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2418
2419             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2420                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2421             else
2422                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2423
2424             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2425
2426             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2427         }
2428
2429         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2430         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2431         int i = 0;
2432         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2433
2434         if (i == ActiveThreads)
2435         {
2436             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2437             // be sure sp->lock has been released before to return.
2438             lock_grab(&(sp->lock));
2439             lock_release(&(sp->lock));
2440
2441             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2442
2443             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2444             return;
2445         }
2446     }
2447   }
2448
2449
2450   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2451   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2452   // objects.
2453
2454   void ThreadsManager::init_threads() {
2455
2456     volatile int i;
2457     bool ok;
2458
2459 #if !defined(_MSC_VER)
2460     pthread_t pthread[1];
2461 #endif
2462
2463     // Initialize global locks
2464     lock_init(&MPLock);
2465     lock_init(&WaitLock);
2466
2467 #if !defined(_MSC_VER)
2468     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2469 #else
2470     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2471         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2472 #endif
2473
2474     // Initialize splitPoints[] locks
2475     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2476         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2477             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2478
2479     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2480     AllThreadsShouldExit = false;
2481
2482     // Threads will be put to sleep as soon as created
2483     AllThreadsShouldSleep = true;
2484
2485     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2486     ActiveThreads = 1;
2487     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2488     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2489         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2490
2491     // Launch the helper threads
2492     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2493     {
2494
2495 #if !defined(_MSC_VER)
2496         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2497 #else
2498         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2499 #endif
2500
2501         if (!ok)
2502         {
2503             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2504             Application::exit_with_failure();
2505         }
2506
2507         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2508         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2509     }
2510   }
2511
2512
2513   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2514   // helper threads exit cleanly.
2515
2516   void ThreadsManager::exit_threads() {
2517
2518     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2519     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2520     wake_sleeping_threads();
2521
2522     // This makes the threads to exit idle_loop()
2523     AllThreadsShouldExit = true;
2524
2525     // Wait for thread termination
2526     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2527         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2528
2529     // Now we can safely destroy the locks
2530     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2531         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2532             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2533
2534     lock_destroy(&WaitLock);
2535     lock_destroy(&MPLock);
2536   }
2537
2538
2539   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2540   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2541   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2542
2543   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2544
2545     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2546
2547     SplitPoint* sp;
2548
2549     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2550     return sp != NULL;
2551   }
2552
2553
2554   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2555   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2556   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2557   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2558   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2559   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2560   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2561
2562   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2563
2564     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2565     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2566     assert(ActiveThreads > 1);
2567
2568     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2569         return false;
2570
2571     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2572     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2573
2574     if (localActiveSplitPoints == 0)
2575         // No active split points means that the thread is available as
2576         // a slave for any other thread.
2577         return true;
2578
2579     if (ActiveThreads == 2)
2580         return true;
2581
2582     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2583     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2584     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2585     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2586         return true;
2587
2588     return false;
2589   }
2590
2591
2592   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2593   // a slave for the thread with threadID "master".
2594
2595   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2596
2597     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2598     assert(ActiveThreads > 1);
2599
2600     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2601         if (thread_is_available(i, master))
2602             return true;
2603
2604     return false;
2605   }
2606
2607
2608   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2609   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2610   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2611   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2612   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2613   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2614   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2615   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2616   // split() returns.
2617
2618   template <bool Fake>
2619   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2620                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, Move threatMove,
2621                              bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2622     assert(p.is_ok());
2623     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2624     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2625     assert(*bestValue <= *alpha);
2626     assert(*alpha < beta);
2627     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2628     assert(depth > Depth(0));
2629     assert(p.thread() >= 0 && p.thread() < ActiveThreads);
2630     assert(ActiveThreads > 1);
2631
2632     int i, master = p.thread();
2633     Thread& masterThread = threads[master];
2634
2635     lock_grab(&MPLock);
2636
2637     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2638     // active split points, don't split.
2639     if (   !available_thread_exists(master)
2640         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2641     {
2642         lock_release(&MPLock);
2643         return;
2644     }
2645
2646     // Pick the next available split point object from the split point stack
2647     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2648
2649     // Initialize the split point object
2650     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2651     splitPoint.stopRequest = false;
2652     splitPoint.ply = ply;
2653     splitPoint.depth = depth;
2654     splitPoint.threatMove = threatMove;
2655     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2656     splitPoint.alpha = *alpha;
2657     splitPoint.beta = beta;
2658     splitPoint.pvNode = pvNode;
2659     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2660     splitPoint.mp = mp;
2661     splitPoint.moveCount = *moveCount;
2662     splitPoint.pos = &p;
2663     splitPoint.parentSstack = ss;
2664     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2665         splitPoint.slaves[i] = 0;
2666
2667     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2668
2669     // If we are here it means we are not available
2670     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2671
2672     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2673
2674     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2675     for (i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2676         if (thread_is_available(i, master))
2677         {
2678             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2679             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2680             splitPoint.slaves[i] = 1;
2681             workersCnt++;
2682         }
2683
2684     assert(Fake || workersCnt > 1);
2685
2686     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2687     lock_release(&MPLock);
2688
2689     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2690     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2691     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2692         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2693         {
2694             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2695
2696             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2697
2698             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2699         }
2700
2701     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2702     // which it will instantly launch a search, because its state is
2703     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2704     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2705     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2706     idle_loop(master, &splitPoint);
2707
2708     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2709     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2710     lock_grab(&MPLock);
2711
2712     *alpha = splitPoint.alpha;
2713     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2714     masterThread.activeSplitPoints--;
2715     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2716
2717     lock_release(&MPLock);
2718   }
2719
2720
2721   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2722   // to start a new search from the root.
2723
2724   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2725
2726     assert(AllThreadsShouldSleep);
2727     assert(ActiveThreads > 0);
2728
2729     AllThreadsShouldSleep = false;
2730
2731     if (ActiveThreads == 1)
2732         return;
2733
2734 #if !defined(_MSC_VER)
2735     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2736     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2737     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2738 #else
2739     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2740         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2741 #endif
2742
2743   }
2744
2745
2746   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2747   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2748   // finished the job and should be idle.
2749
2750   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2751
2752     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2753
2754     // This makes the threads to go to sleep
2755     AllThreadsShouldSleep = true;
2756   }
2757
2758   /// The RootMoveList class
2759
2760   // RootMoveList c'tor
2761
2762   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2763
2764     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2765     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2766     StateInfo st;
2767     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2768
2769     // Initialize search stack
2770     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2771     ss[0].currentMove = ss[0].bestMove = MOVE_NONE;
2772     ss[0].eval = VALUE_NONE;
2773
2774     // Generate all legal moves
2775     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2776
2777     // Add each move to the moves[] array
2778     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2779     {
2780         bool includeMove = includeAllMoves;
2781
2782         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2783             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2784
2785         if (!includeMove)
2786             continue;
2787
2788         // Find a quick score for the move
2789         pos.do_move(cur->move, st);
2790         ss[0].currentMove = cur->move;
2791         moves[count].move = cur->move;
2792         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1);
2793         moves[count].pv[0] = cur->move;
2794         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2795         pos.undo_move(cur->move);
2796         count++;
2797     }
2798     sort();
2799   }
2800
2801
2802   // RootMoveList simple methods definitions
2803
2804   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2805
2806     moves[moveNum].nodes = nodes;
2807     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2808   }
2809
2810   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2811
2812     moves[moveNum].ourBeta = our;
2813     moves[moveNum].theirBeta = their;
2814   }
2815
2816   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2817
2818     int j;
2819
2820     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2821         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2822
2823     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2824   }
2825
2826
2827   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2828   // iteration.
2829
2830   void RootMoveList::sort() {
2831
2832     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2833   }
2834
2835
2836   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2837   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2838   // correctly in MultiPV mode.
2839
2840   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2841
2842     int i,j;
2843
2844     for (i = 1; i <= n; i++)
2845     {
2846         RootMove rm = moves[i];
2847         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2848             moves[j] = moves[j - 1];
2849
2850         moves[j] = rm;
2851     }
2852   }
2853
2854 } // namspace