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