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