b56cf9ae04af04e91802b9b4eb6688608e7bee62
[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 <cstring>
27 #include <fstream>
28 #include <iostream>
29 #include <sstream>
30
31 #include "book.h"
32 #include "evaluate.h"
33 #include "history.h"
34 #include "misc.h"
35 #include "movegen.h"
36 #include "movepick.h"
37 #include "lock.h"
38 #include "san.h"
39 #include "search.h"
40 #include "thread.h"
41 #include "tt.h"
42 #include "ucioption.h"
43
44
45 ////
46 //// Local definitions
47 ////
48
49 namespace {
50
51   /// Types
52
53   // IterationInfoType stores search results for each iteration
54   //
55   // Because we use relatively small (dynamic) aspiration window,
56   // there happens many fail highs and fail lows in root. And
57   // because we don't do researches in those cases, "value" stored
58   // here is not necessarily exact. Instead in case of fail high/low
59   // we guess what the right value might be and store our guess
60   // as a "speculated value" and then move on. Speculated values are
61   // used just to calculate aspiration window width, so also if are
62   // not exact is not big a problem.
63
64   struct IterationInfoType {
65
66     IterationInfoType(Value v = Value(0), Value sv = Value(0))
67     : value(v), speculatedValue(sv) {}
68
69     Value value, speculatedValue;
70   };
71
72
73   // The BetaCounterType class is used to order moves at ply one.
74   // Apart for the first one that has its score, following moves
75   // normally have score -VALUE_INFINITE, so are ordered according
76   // to the number of beta cutoffs occurred under their subtree during
77   // the last iteration. The counters are per thread variables to avoid
78   // concurrent accessing under SMP case.
79
80   struct BetaCounterType {
81
82     BetaCounterType();
83     void clear();
84     void add(Color us, Depth d, int threadID);
85     void read(Color us, int64_t& our, int64_t& their);
86   };
87
88
89   // The RootMove class is used for moves at the root at the tree.  For each
90   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
91   // in the case of moves which fail low).
92
93   struct RootMove {
94
95     RootMove();
96     bool operator<(const RootMove&); // used to sort
97
98     Move move;
99     Value score;
100     int64_t nodes, cumulativeNodes;
101     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
102     int64_t ourBeta, theirBeta;
103   };
104
105
106   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
107   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
108
109   class RootMoveList {
110
111   public:
112     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
113     inline Move get_move(int moveNum) const;
114     inline Value get_move_score(int moveNum) const;
115     inline void set_move_score(int moveNum, Value score);
116     inline void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
117     inline void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
118     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
119     inline Move get_move_pv(int moveNum, int i) const;
120     inline int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const;
121     inline int move_count() const;
122     inline void sort();
123     void sort_multipv(int n);
124
125   private:
126     static const int MaxRootMoves = 500;
127     RootMove moves[MaxRootMoves];
128     int count;
129   };
130
131
132   /// Constants
133
134   // Search depth at iteration 1
135   const Depth InitialDepth = OnePly /*+ OnePly/2*/;
136
137   // Depth limit for selective search
138   const Depth SelectiveDepth = 7 * OnePly;
139
140   // Use internal iterative deepening?
141   const bool UseIIDAtPVNodes = true;
142   const bool UseIIDAtNonPVNodes = true;
143
144   // Internal iterative deepening margin. At Non-PV moves, when
145   // UseIIDAtNonPVNodes is true, we do an internal iterative deepening
146   // search when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
147   const Value IIDMargin = Value(0x100);
148
149   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
150   // better than the second best move.
151   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
152
153   // Problem margin. If the score of the first move at iteration N+1 has
154   // dropped by more than this since iteration N, the boolean variable
155   // "Problem" is set to true, which will make the program spend some extra
156   // time looking for a better move.
157   const Value ProblemMargin = Value(0x28);
158
159   // No problem margin. If the boolean "Problem" is true, and a new move
160   // is found at the root which is less than NoProblemMargin worse than the
161   // best move from the previous iteration, Problem is set back to false.
162   const Value NoProblemMargin = Value(0x14);
163
164   // Null move margin. A null move search will not be done if the approximate
165   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
166   const Value NullMoveMargin = Value(0x300);
167
168   // Pruning criterions. See the code and comments in ok_to_prune() to
169   // understand their precise meaning.
170   const bool PruneEscapeMoves    = false;
171   const bool PruneDefendingMoves = false;
172   const bool PruneBlockingMoves  = false;
173
174   // If the TT move is at least SingleReplyMargin better then the
175   // remaining ones we will extend it.
176   const Value SingleReplyMargin = Value(0x20);
177
178   // Margins for futility pruning in the quiescence search, and at frontier
179   // and near frontier nodes.
180   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
181
182   // Each move futility margin is decreased
183   const Value IncrementalFutilityMargin = Value(0x8);
184
185   // Razoring
186   const Depth RazorDepth = 4*OnePly;
187
188   // Remaining depth:                 1 ply         1.5 ply       2 ply         2.5 ply       3 ply         3.5 ply
189   const Value RazorMargins[6]     = { Value(0x180), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x3C0), Value(0x3C0), Value(0x3C0) };
190
191   // Remaining depth:                 1 ply         1.5 ply       2 ply         2.5 ply       3 ply         3.5 ply
192   const Value RazorApprMargins[6] = { Value(0x520), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x300) };
193
194
195   /// Variables initialized by UCI options
196
197   // Minimum number of full depth (i.e. non-reduced) moves at PV and non-PV nodes
198   int LMRPVMoves, LMRNonPVMoves; // heavy SMP read access for the latter
199
200   // Depth limit for use of dynamic threat detection
201   Depth ThreatDepth; // heavy SMP read access
202
203   // Last seconds noise filtering (LSN)
204   const bool UseLSNFiltering = false;
205   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
206   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
207   bool loseOnTime = false;
208
209   // Extensions. Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
210   // There is heavy SMP read access on these arrays
211   Depth CheckExtension[2], SingleReplyExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
212   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
213
214   // Iteration counters
215   int Iteration;
216   BetaCounterType BetaCounter; // has per-thread internal data
217
218   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
219   IterationInfoType IterationInfo[PLY_MAX_PLUS_2];
220   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
221
222   // MultiPV mode
223   int MultiPV;
224
225   // Time managment variables
226   int SearchStartTime;
227   int MaxNodes, MaxDepth;
228   int MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
229   int RootMoveNumber;
230   bool InfiniteSearch;
231   bool PonderSearch;
232   bool StopOnPonderhit;
233   bool AbortSearch; // heavy SMP read access
234   bool Quit;
235   bool FailHigh;
236   bool FailLow;
237   bool Problem;
238
239   // Show current line?
240   bool ShowCurrentLine;
241
242   // Log file
243   bool UseLogFile;
244   std::ofstream LogFile;
245
246   // MP related variables
247   int ActiveThreads = 1;
248   Depth MinimumSplitDepth;
249   int MaxThreadsPerSplitPoint;
250   Thread Threads[THREAD_MAX];
251   Lock MPLock;
252   Lock IOLock;
253   bool AllThreadsShouldExit = false;
254   const int MaxActiveSplitPoints = 8;
255   SplitPoint SplitPointStack[THREAD_MAX][MaxActiveSplitPoints];
256   bool Idle = true;
257
258 #if !defined(_MSC_VER)
259   pthread_cond_t WaitCond;
260   pthread_mutex_t WaitLock;
261 #else
262   HANDLE SitIdleEvent[THREAD_MAX];
263 #endif
264
265   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different
266   // cache lines (64 bytes each) from the heavy SMP read accessed variables.
267   int NodesSincePoll;
268   int NodesBetweenPolls = 30000;
269
270   // History table
271   History H;
272
273
274   /// Functions
275
276   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
277   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value alpha, Value beta);
278   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
279   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove = MOVE_NONE);
280   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
281   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
282   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
283   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
284   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
285   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
286   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
287   bool value_is_mate(Value value);
288   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
289   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool capture, bool check, bool singleReply, bool mateThreat, bool* dangerous);
290   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
291   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
292   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
293   void update_history(const Position& pos, Move m, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
294   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
295
296   bool fail_high_ply_1();
297   int current_search_time();
298   int nps();
299   void poll();
300   void ponderhit();
301   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
302   void wait_for_stop_or_ponderhit();
303   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
304
305   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp);
306   void init_split_point_stack();
307   void destroy_split_point_stack();
308   bool thread_should_stop(int threadID);
309   bool thread_is_available(int slave, int master);
310   bool idle_thread_exists(int master);
311   bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply,
312              Value *alpha, Value *beta, Value *bestValue,
313              const Value futilityValue, const Value approximateValue,
314              Depth depth, int *moves,
315              MovePicker *mp, int master, bool pvNode);
316   void wake_sleeping_threads();
317
318 #if !defined(_MSC_VER)
319   void *init_thread(void *threadID);
320 #else
321   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
322 #endif
323
324 }
325
326
327 ////
328 //// Functions
329 ////
330
331
332 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the
333 /// legal moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
334
335 int perft(Position& pos, Depth depth)
336 {
337     Move move;
338     int sum = 0;
339     MovePicker mp = MovePicker(pos, MOVE_NONE, depth, H);
340
341     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
342     // the moves, just to count them.
343     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
344     {
345         while (mp.get_next_move()) sum++;
346         return sum;
347     }
348
349     // Loop through all legal moves
350     CheckInfo ci(pos);
351     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
352     {
353         StateInfo st;
354         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
355         sum += perft(pos, depth - OnePly);
356         pos.undo_move(move);
357     }
358     return sum;
359 }
360
361
362 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
363 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
364 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
365 /// when a quit command is received during the search.
366
367 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
368            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
369            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
370
371   // Look for a book move
372   if (!infinite && !ponder && get_option_value_bool("OwnBook"))
373   {
374       Move bookMove;
375       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
376           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
377
378       bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
379       if (bookMove != MOVE_NONE)
380       {
381           std::cout << "bestmove " << bookMove << std::endl;
382           return true;
383       }
384   }
385
386   // Initialize global search variables
387   Idle = false;
388   SearchStartTime = get_system_time();
389   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
390   {
391       Threads[i].nodes = 0ULL;
392       Threads[i].failHighPly1 = false;
393   }
394   NodesSincePoll = 0;
395   InfiniteSearch = infinite;
396   PonderSearch = ponder;
397   StopOnPonderhit = false;
398   AbortSearch = false;
399   Quit = false;
400   FailHigh = false;
401   FailLow = false;
402   Problem = false;
403   ExactMaxTime = maxTime;
404
405   if (button_was_pressed("New Game"))
406       loseOnTime = false; // reset at the beginning of a new game
407
408   // Read UCI option values
409   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
410   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
411       TT.clear();
412
413   bool PonderingEnabled = get_option_value_bool("Ponder");
414   MultiPV = get_option_value_int("MultiPV");
415
416   CheckExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
417   CheckExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
418
419   SingleReplyExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Reply Extension (PV nodes)"));
420   SingleReplyExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Reply Extension (non-PV nodes)"));
421
422   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
423   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
424
425   PassedPawnExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
426   PassedPawnExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
427
428   PawnEndgameExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
429   PawnEndgameExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
430
431   MateThreatExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
432   MateThreatExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
433
434   LMRPVMoves    = get_option_value_int("Full Depth Moves (PV nodes)") + 1;
435   LMRNonPVMoves = get_option_value_int("Full Depth Moves (non-PV nodes)") + 1;
436   ThreatDepth   = get_option_value_int("Threat Depth") * OnePly;
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 != ActiveThreads)
452   {
453       ActiveThreads = newActiveThreads;
454       init_eval(ActiveThreads);
455   }
456
457   // Wake up sleeping threads
458   wake_sleeping_threads();
459
460   for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
461       assert(thread_is_available(i, 0));
462
463   // Set thinking time
464   int myTime = time[side_to_move];
465   int myIncrement = increment[side_to_move];
466
467   if (!movesToGo) // Sudden death time control
468   {
469       if (myIncrement)
470       {
471           MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
472           AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
473       } else { // Blitz game without increment
474           MaxSearchTime = myTime / 30;
475           AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
476       }
477   }
478   else // (x moves) / (y minutes)
479   {
480       if (movesToGo == 1)
481       {
482           MaxSearchTime = myTime / 2;
483           AbsoluteMaxSearchTime =
484              (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
485       } else {
486           MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
487           AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
488       }
489   }
490
491   if (PonderingEnabled)
492   {
493       MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
494       MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
495   }
496
497   // Fixed depth or fixed number of nodes?
498   MaxDepth = maxDepth;
499   if (MaxDepth)
500       InfiniteSearch = true; // HACK
501
502   MaxNodes = maxNodes;
503   if (MaxNodes)
504   {
505       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
506       InfiniteSearch = true; // HACK
507   }
508   else if (myTime && myTime < 1000)
509       NodesBetweenPolls = 1000;
510   else if (myTime && myTime < 5000)
511       NodesBetweenPolls = 5000;
512   else
513       NodesBetweenPolls = 30000;
514
515   // Write information to search log file
516   if (UseLogFile)
517       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << std::endl
518               << "infinite: "  << infinite
519               << " ponder: "   << ponder
520               << " time: "     << myTime
521               << " increment: " << myIncrement
522               << " moves to go: " << movesToGo << std::endl;
523
524
525   // LSN filtering. Used only for developing purpose. Disabled by default.
526   if (   UseLSNFiltering
527       && loseOnTime)
528   {
529       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
530        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
531            ; // wait here
532   }
533
534   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
535   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
536
537   // LSN filtering. Used only for developing purpose. Disabled by default.
538   if (UseLSNFiltering)
539   {
540       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
541       // decide to lose on time.
542       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
543           && myTime < LSNTime
544           && myIncrement == 0
545           && movesToGo == 0
546           && v < -LSNValue)
547       {
548           loseOnTime = true;
549       }
550       else if (loseOnTime)
551       {
552           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
553           loseOnTime = false;
554       }
555   }
556
557   if (UseLogFile)
558       LogFile.close();
559
560   Idle = true;
561   return !Quit;
562 }
563
564
565 /// init_threads() is called during startup.  It launches all helper threads,
566 /// and initializes the split point stack and the global locks and condition
567 /// objects.
568
569 void init_threads() {
570
571   volatile int i;
572
573 #if !defined(_MSC_VER)
574   pthread_t pthread[1];
575 #endif
576
577   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
578       Threads[i].activeSplitPoints = 0;
579
580   // Initialize global locks
581   lock_init(&MPLock, NULL);
582   lock_init(&IOLock, NULL);
583
584   init_split_point_stack();
585
586 #if !defined(_MSC_VER)
587   pthread_mutex_init(&WaitLock, NULL);
588   pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
589 #else
590   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
591       SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
592 #endif
593
594   // All threads except the main thread should be initialized to idle state
595   for (i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
596   {
597       Threads[i].stop = false;
598       Threads[i].workIsWaiting = false;
599       Threads[i].idle = true;
600       Threads[i].running = false;
601   }
602
603   // Launch the helper threads
604   for(i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
605   {
606 #if !defined(_MSC_VER)
607       pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i));
608 #else
609       DWORD iID[1];
610       CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, iID);
611 #endif
612
613       // Wait until the thread has finished launching
614       while (!Threads[i].running);
615   }
616 }
617
618
619 /// stop_threads() is called when the program exits.  It makes all the
620 /// helper threads exit cleanly.
621
622 void stop_threads() {
623
624   ActiveThreads = THREAD_MAX;  // HACK
625   Idle = false;  // HACK
626   wake_sleeping_threads();
627   AllThreadsShouldExit = true;
628   for (int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
629   {
630       Threads[i].stop = true;
631       while(Threads[i].running);
632   }
633   destroy_split_point_stack();
634 }
635
636
637 /// nodes_searched() returns the total number of nodes searched so far in
638 /// the current search.
639
640 int64_t nodes_searched() {
641
642   int64_t result = 0ULL;
643   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
644       result += Threads[i].nodes;
645   return result;
646 }
647
648
649 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
650 // new search from the root.
651 void SearchStack::init(int ply) {
652
653   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
654   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
655   reduction = Depth(0);
656 }
657
658 void SearchStack::initKillers() {
659
660   mateKiller = MOVE_NONE;
661   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
662       killers[i] = MOVE_NONE;
663 }
664
665 namespace {
666
667   // id_loop() is the main iterative deepening loop.  It calls root_search
668   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
669   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
670   // reached.
671
672   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
673
674     Position p(pos);
675     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
676
677     // searchMoves are verified, copied, scored and sorted
678     RootMoveList rml(p, searchMoves);
679
680     if (rml.move_count() == 0)
681     {
682         if (PonderSearch)
683             wait_for_stop_or_ponderhit();
684
685         return pos.is_check()? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
686     }
687
688     // Print RootMoveList c'tor startup scoring to the standard output,
689     // so that we print information also for iteration 1.
690     std::cout << "info depth " << 1 << "\ninfo depth " << 1
691               << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
692               << " time " << current_search_time()
693               << " nodes " << nodes_searched()
694               << " nps " << nps()
695               << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
696
697     // Initialize
698     TT.new_search();
699     H.clear();
700     init_ss_array(ss);
701     IterationInfo[1] = IterationInfoType(rml.get_move_score(0), rml.get_move_score(0));
702     Iteration = 1;
703
704     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
705     Move EasyMove = MOVE_NONE;
706     if (   rml.move_count() == 1
707         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
708         EasyMove = rml.get_move(0);
709
710     // Iterative deepening loop
711     while (Iteration < PLY_MAX)
712     {
713         // Initialize iteration
714         rml.sort();
715         Iteration++;
716         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
717         if (Iteration <= 5)
718             ExtraSearchTime = 0;
719
720         std::cout << "info depth " << Iteration << std::endl;
721
722         // Calculate dynamic search window based on previous iterations
723         Value alpha, beta;
724
725         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(IterationInfo[Iteration - 1].value) < VALUE_KNOWN_WIN)
726         {
727             int prevDelta1 = IterationInfo[Iteration - 1].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue;
728             int prevDelta2 = IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 3].speculatedValue;
729
730             int delta = Max(2 * abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2), ProblemMargin);
731
732             alpha = Max(IterationInfo[Iteration - 1].value - delta, -VALUE_INFINITE);
733             beta  = Min(IterationInfo[Iteration - 1].value + delta,  VALUE_INFINITE);
734         }
735         else
736         {
737             alpha = - VALUE_INFINITE;
738             beta  =   VALUE_INFINITE;
739         }
740
741         // Search to the current depth
742         Value value = root_search(p, ss, rml, alpha, beta);
743
744         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
745         // been overwritten during the search.
746         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
747
748         if (AbortSearch)
749             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
750
751         //Save info about search result
752         Value speculatedValue;
753         bool fHigh = false;
754         bool fLow = false;
755         Value delta = value - IterationInfo[Iteration - 1].value;
756
757         if (value >= beta)
758         {
759             assert(delta > 0);
760
761             fHigh = true;
762             speculatedValue = value + delta;
763             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 2; // Allocate more time
764         }
765         else if (value <= alpha)
766         {
767             assert(value == alpha);
768             assert(delta < 0);
769
770             fLow = true;
771             speculatedValue = value + delta;
772             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 3; // Allocate more time
773         } else
774             speculatedValue = value;
775
776         speculatedValue = Min(Max(speculatedValue, -VALUE_INFINITE), VALUE_INFINITE);
777         IterationInfo[Iteration] = IterationInfoType(value, speculatedValue);
778
779         // Erase the easy move if it differs from the new best move
780         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
781             EasyMove = MOVE_NONE;
782
783         Problem = false;
784
785         if (!InfiniteSearch)
786         {
787             // Time to stop?
788             bool stopSearch = false;
789
790             // Stop search early if there is only a single legal move
791             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
792                 stopSearch = true;
793
794             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
795             if (  Iteration >= 6
796                 && abs(IterationInfo[Iteration].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100
797                 && abs(IterationInfo[Iteration-1].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
798                 stopSearch = true;
799
800             // Stop search early if one move seems to be much better than the rest
801             int64_t nodes = nodes_searched();
802             if (   Iteration >= 8
803                 && !fLow
804                 && !fHigh
805                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
806                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
807                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
808                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
809                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
810                 stopSearch = true;
811
812             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
813             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
814                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
815                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
816
817             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
818             // iteration.  We probably don't have enough time to search the first
819             // move at the next iteration anyway.
820             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime)*80) / 128)
821                 stopSearch = true;
822
823             if (stopSearch)
824             {
825                 if (!PonderSearch)
826                     break;
827                 else
828                     StopOnPonderhit = true;
829             }
830         }
831
832         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
833             break;
834     }
835
836     rml.sort();
837
838     // If we are pondering, we shouldn't print the best move before we
839     // are told to do so
840     if (PonderSearch)
841         wait_for_stop_or_ponderhit();
842     else
843         // Print final search statistics
844         std::cout << "info nodes " << nodes_searched()
845                   << " nps " << nps()
846                   << " time " << current_search_time()
847                   << " hashfull " << TT.full() << std::endl;
848
849     // Print the best move and the ponder move to the standard output
850     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
851     {
852         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
853         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
854     }
855     std::cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
856     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
857         std::cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
858
859     std::cout << std::endl;
860
861     if (UseLogFile)
862     {
863         if (dbg_show_mean)
864             dbg_print_mean(LogFile);
865
866         if (dbg_show_hit_rate)
867             dbg_print_hit_rate(LogFile);
868
869         StateInfo st;
870         LogFile << "Nodes: " << nodes_searched() << std::endl
871                 << "Nodes/second: " << nps() << std::endl
872                 << "Best move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]) << std::endl;
873
874         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
875         LogFile << "Ponder move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[1])
876                 << std::endl << std::endl;
877     }
878     return rml.get_move_score(0);
879   }
880
881
882   // root_search() is the function which searches the root node.  It is
883   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
884   // scheme (perhaps we should try to use this at internal PV nodes, too?)
885   // and prints some information to the standard output.
886
887   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList &rml, Value alpha, Value beta) {
888
889     Value oldAlpha = alpha;
890     Value value;
891     CheckInfo ci(pos);
892
893     // Loop through all the moves in the root move list
894     for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
895     {
896         if (alpha >= beta)
897         {
898             // We failed high, invalidate and skip next moves, leave node-counters
899             // and beta-counters as they are and quickly return, we will try to do
900             // a research at the next iteration with a bigger aspiration window.
901             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
902             continue;
903         }
904         int64_t nodes;
905         Move move;
906         StateInfo st;
907         Depth ext, newDepth;
908
909         RootMoveNumber = i + 1;
910         FailHigh = false;
911
912         // Remember the node count before the move is searched. The node counts
913         // are used to sort the root moves at the next iteration.
914         nodes = nodes_searched();
915
916         // Reset beta cut-off counters
917         BetaCounter.clear();
918
919         // Pick the next root move, and print the move and the move number to
920         // the standard output.
921         move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
922         if (current_search_time() >= 1000)
923             std::cout << "info currmove " << move
924                       << " currmovenumber " << i + 1 << std::endl;
925
926         // Decide search depth for this move
927         bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
928         bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
929         bool dangerous;
930         ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
931         newDepth = (Iteration - 2) * OnePly + ext + InitialDepth;
932
933         // Make the move, and search it
934         pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
935
936         if (i < MultiPV)
937         {
938             // Aspiration window is disabled in multi-pv case
939             if (MultiPV > 1)
940                 alpha = -VALUE_INFINITE;
941
942             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
943             // If the value has dropped a lot compared to the last iteration,
944             // set the boolean variable Problem to true. This variable is used
945             // for time managment: When Problem is true, we try to complete the
946             // current iteration before playing a move.
947             Problem = (Iteration >= 2 && value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin);
948
949             if (Problem && StopOnPonderhit)
950                 StopOnPonderhit = false;
951         }
952         else
953         {
954             if (   newDepth >= 3*OnePly
955                 && i >= MultiPV + LMRPVMoves
956                 && !dangerous
957                 && !captureOrPromotion
958                 && !move_is_castle(move))
959             {
960                 ss[0].reduction = OnePly;
961                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-OnePly, 1, true, 0);
962             } else
963                 value = alpha + 1; // Just to trigger next condition
964
965             if (value > alpha)
966             {
967                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
968                 if (value > alpha)
969                 {
970                     // Fail high! Set the boolean variable FailHigh to true, and
971                     // re-search the move with a big window. The variable FailHigh is
972                     // used for time managment: We try to avoid aborting the search
973                     // prematurely during a fail high research.
974                     FailHigh = true;
975                     value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
976                 }
977             }
978         }
979
980         pos.undo_move(move);
981
982         // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
983         // was aborted because the user interrupted the search or because we
984         // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
985         // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
986         // move and/or PV.
987         if (AbortSearch)
988             break;
989
990         // Remember the node count for this move. The node counts are used to
991         // sort the root moves at the next iteration.
992         rml.set_move_nodes(i, nodes_searched() - nodes);
993
994         // Remember the beta-cutoff statistics
995         int64_t our, their;
996         BetaCounter.read(pos.side_to_move(), our, their);
997         rml.set_beta_counters(i, our, their);
998
999         assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
1000
1001         if (value <= alpha && i >= MultiPV)
1002             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
1003         else
1004         {
1005             // PV move or new best move!
1006
1007             // Update PV
1008             rml.set_move_score(i, value);
1009             update_pv(ss, 0);
1010             TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
1011             rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
1012
1013             if (MultiPV == 1)
1014             {
1015                 // We record how often the best move has been changed in each
1016                 // iteration. This information is used for time managment: When
1017                 // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1018                 if (i > 0)
1019                     BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
1020
1021                 // Print search information to the standard output
1022                 std::cout << "info depth " << Iteration
1023                           << " score " << value_to_string(value)
1024                           << ((value >= beta)?
1025                               " lowerbound" : ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
1026                           << " time " << current_search_time()
1027                           << " nodes " << nodes_searched()
1028                           << " nps " << nps()
1029                           << " pv ";
1030
1031                 for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
1032                     std::cout << ss[0].pv[j] << " ";
1033
1034                 std::cout << std::endl;
1035
1036                 if (UseLogFile)
1037                     LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration, nodes_searched(), value,
1038                                          ((value >= beta)? VALUE_TYPE_LOWER
1039                                           : ((value <= alpha)? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT)),
1040                                          ss[0].pv)
1041                             << std::endl;
1042
1043                 if (value > alpha)
1044                     alpha = value;
1045
1046                 // Reset the global variable Problem to false if the value isn't too
1047                 // far below the final value from the last iteration.
1048                 if (value > IterationInfo[Iteration - 1].value - NoProblemMargin)
1049                     Problem = false;
1050             }
1051             else // MultiPV > 1
1052             {
1053                 rml.sort_multipv(i);
1054                 for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
1055                 {
1056                     int k;
1057                     std::cout << "info multipv " << j + 1
1058                               << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
1059                               << " depth " << ((j <= i)? Iteration : Iteration - 1)
1060                               << " time " << current_search_time()
1061                               << " nodes " << nodes_searched()
1062                               << " nps " << nps()
1063                               << " pv ";
1064
1065                     for (k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
1066                         std::cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1067
1068                     std::cout << std::endl;
1069                 }
1070                 alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV-1));
1071             }
1072         } // New best move case
1073
1074         assert(alpha >= oldAlpha);
1075
1076         FailLow = (alpha == oldAlpha);
1077     }
1078     return alpha;
1079   }
1080
1081
1082   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1083
1084   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1085                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1086
1087     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1088     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1089     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1090     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1091
1092     Move movesSearched[256];
1093     EvalInfo ei;
1094     StateInfo st;
1095     const TTEntry* tte;
1096     Move ttMove, move;
1097     Depth ext, newDepth;
1098     Value oldAlpha, value;
1099     bool isCheck, mateThreat, singleReply, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1100     int moveCount = 0;
1101     Value bestValue = -VALUE_INFINITE;
1102
1103     if (depth < OnePly)
1104         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1105
1106     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1107     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1108     init_node(ss, ply, threadID);
1109
1110     // After init_node() that calls poll()
1111     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1112         return Value(0);
1113
1114     if (pos.is_draw())
1115         return VALUE_DRAW;
1116
1117     if (ply >= PLY_MAX - 1)
1118         return pos.is_check() ? quick_evaluate(pos) : evaluate(pos, ei, threadID);
1119
1120     // Mate distance pruning
1121     oldAlpha = alpha;
1122     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1123     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1124     if (alpha >= beta)
1125         return alpha;
1126
1127     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1128     // pruning, but only for move ordering. This is to avoid problems in
1129     // the following areas:
1130     //
1131     // * Repetition draw detection
1132     // * Fifty move rule detection
1133     // * Searching for a mate
1134     // * Printing of full PV line
1135     //
1136     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1137     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1138
1139     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1140     if (UseIIDAtPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 5*OnePly)
1141     {
1142         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1143         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1144         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1145     }
1146
1147     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1148     // to search all moves
1149     isCheck = pos.is_check();
1150     mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1151     CheckInfo ci(pos);
1152     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1153
1154     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
1155     // occurs.
1156     while (   alpha < beta
1157            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1158            && !thread_should_stop(threadID))
1159     {
1160       assert(move_is_ok(move));
1161
1162       singleReply = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1163       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1164       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1165
1166       // Decide the new search depth
1167       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleReply, mateThreat, &dangerous);
1168
1169       // We want to extend the TT move if it is much better then remaining ones.
1170       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove,
1171       // if result is lower then TT value minus a margin then we assume ttMove is the
1172       // only one playable. It is a kind of relaxed single reply extension.
1173       if (   depth >= 6 * OnePly
1174           && tte
1175           && move == tte->move()
1176           && ext < OnePly
1177           && is_lower_bound(tte->type())
1178           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1179       {
1180           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1181
1182           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1183           {
1184               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingleReplyMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1185
1186               // If search result is well below the foreseen score of the ttMove then we
1187               // assume ttMove is the only one realistically playable and we extend it.
1188               if (excValue < ttValue - SingleReplyMargin)
1189                   ext = OnePly;
1190           }
1191       }
1192
1193       newDepth = depth - OnePly + ext;
1194
1195       // Update current move
1196       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1197
1198       // Make and search the move
1199       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1200
1201       if (moveCount == 1) // The first move in list is the PV
1202           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1203       else
1204       {
1205         // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1206         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1207         if (    depth >= 3*OnePly
1208             &&  moveCount >= LMRPVMoves
1209             && !dangerous
1210             && !captureOrPromotion
1211             && !move_is_castle(move)
1212             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1213         {
1214             ss[ply].reduction = OnePly;
1215             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-OnePly, ply+1, true, threadID);
1216         }
1217         else
1218             value = alpha + 1; // Just to trigger next condition
1219
1220         if (value > alpha) // Go with full depth non-pv search
1221         {
1222             ss[ply].reduction = Depth(0);
1223             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1224             if (value > alpha && value < beta)
1225             {
1226                 // When the search fails high at ply 1 while searching the first
1227                 // move at the root, set the flag failHighPly1. This is used for
1228                 // time managment:  We don't want to stop the search early in
1229                 // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
1230                 // result in a big drop in score at the root.
1231                 if (ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
1232                     Threads[threadID].failHighPly1 = true;
1233
1234                 // A fail high occurred. Re-search at full window (pv search)
1235                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1236                 Threads[threadID].failHighPly1 = false;
1237           }
1238         }
1239       }
1240       pos.undo_move(move);
1241
1242       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1243
1244       // New best move?
1245       if (value > bestValue)
1246       {
1247           bestValue = value;
1248           if (value > alpha)
1249           {
1250               alpha = value;
1251               update_pv(ss, ply);
1252               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1253                   ss[ply].mateKiller = move;
1254           }
1255           // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
1256           // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
1257           // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
1258           if (   ply == 1
1259               && Iteration >= 2
1260               && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
1261               Problem = true;
1262       }
1263
1264       // Split?
1265       if (   ActiveThreads > 1
1266           && bestValue < beta
1267           && depth >= MinimumSplitDepth
1268           && Iteration <= 99
1269           && idle_thread_exists(threadID)
1270           && !AbortSearch
1271           && !thread_should_stop(threadID)
1272           && split(pos, ss, ply, &alpha, &beta, &bestValue, VALUE_NONE, VALUE_NONE,
1273                    depth, &moveCount, &mp, threadID, true))
1274           break;
1275     }
1276
1277     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1278     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1279     if (moveCount == 0)
1280         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1281
1282     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1283     // history counters, and killer moves.
1284     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1285         return bestValue;
1286
1287     if (bestValue <= oldAlpha)
1288         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1289
1290     else if (bestValue >= beta)
1291     {
1292         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1293         move = ss[ply].pv[ply];
1294         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1295         {
1296             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1297             update_killers(move, ss[ply]);
1298         }
1299         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1300     }
1301     else
1302         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1303
1304     return bestValue;
1305   }
1306
1307
1308   // search() is the search function for zero-width nodes.
1309
1310   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1311                int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1312
1313     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1314     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1315     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1316
1317     Move movesSearched[256];
1318     EvalInfo ei;
1319     StateInfo st;
1320     const TTEntry* tte;
1321     Move ttMove, move;
1322     Depth ext, newDepth;
1323     Value approximateEval, nullValue, value, futilityValue, futilityValueScaled;
1324     bool isCheck, useFutilityPruning, singleReply, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1325     bool mateThreat = false;
1326     int moveCount = 0;
1327     Value bestValue = -VALUE_INFINITE;
1328
1329     if (depth < OnePly)
1330         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1331
1332     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1333     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1334     init_node(ss, ply, threadID);
1335
1336     // After init_node() that calls poll()
1337     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1338         return Value(0);
1339
1340     if (pos.is_draw())
1341         return VALUE_DRAW;
1342
1343     if (ply >= PLY_MAX - 1)
1344         return pos.is_check() ? quick_evaluate(pos) : evaluate(pos, ei, threadID);
1345
1346     // Mate distance pruning
1347     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1348         return beta;
1349
1350     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1351         return beta - 1;
1352
1353     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1354     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exsists.
1355     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1356
1357     // Transposition table lookup
1358     tte = TT.retrieve(posKey);
1359     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1360
1361     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1362     {
1363         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1364         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1365     }
1366
1367     approximateEval = quick_evaluate(pos);
1368     isCheck = pos.is_check();
1369
1370     // Null move search
1371     if (    allowNullmove
1372         &&  depth > OnePly
1373         && !isCheck
1374         && !value_is_mate(beta)
1375         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1376         &&  approximateEval >= beta - NullMoveMargin)
1377     {
1378         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1379
1380         pos.do_null_move(st);
1381
1382         // Null move dynamic reduction based on depth
1383         int R = (depth >= 5 * OnePly ? 4 : 3);
1384
1385         // Null move dynamic reduction based on value
1386         if (approximateEval - beta > PawnValueMidgame)
1387             R++;
1388
1389         nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1390
1391         pos.undo_null_move();
1392
1393         if (nullValue >= beta)
1394         {
1395             if (depth < 6 * OnePly)
1396                 return beta;
1397
1398             // Do zugzwang verification search
1399             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1400             if (v >= beta)
1401                 return beta;
1402         } else {
1403             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1404             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1405             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1406             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1407             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1408             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1409             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1410                 mateThreat = true;
1411
1412             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1413             if (   depth < ThreatDepth
1414                 && ss[ply - 1].reduction
1415                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1416                 return beta - 1;
1417         }
1418     }
1419     // Null move search not allowed, try razoring
1420     else if (   !value_is_mate(beta)
1421              && depth < RazorDepth
1422              && approximateEval < beta - RazorApprMargins[int(depth) - 2]
1423              && ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1424              && ttMove == MOVE_NONE
1425              && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1426     {
1427         Value rbeta = beta - RazorMargins[int(depth) - 2];
1428         Value v = qsearch(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1429         if (v < rbeta)
1430           return v;
1431     }
1432
1433     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1434     if (UseIIDAtNonPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 8*OnePly &&
1435         !isCheck && evaluate(pos, ei, threadID) >= beta - IIDMargin)
1436     {
1437         search(pos, ss, beta, Min(depth/2, depth-2*OnePly), ply, false, threadID);
1438         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1439         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1440     }
1441
1442     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1443     // to search all moves.
1444     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1445     CheckInfo ci(pos);
1446     futilityValue = VALUE_NONE;
1447     useFutilityPruning = depth < SelectiveDepth && !isCheck;
1448
1449     // Calculate depth dependant futility pruning parameters
1450     const int FutilityMoveCountMargin = 3 + (1 << (3 * int(depth) / 8));
1451     const int FutilityValueMargin = 112 * bitScanReverse32(int(depth) * int(depth) / 2);
1452
1453     // Avoid calling evaluate() if we already have the score in TT
1454     if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1455         futilityValue = value_from_tt(tte->value(), ply) + FutilityValueMargin;
1456
1457     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1458     while (   bestValue < beta
1459            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1460            && !thread_should_stop(threadID))
1461     {
1462       assert(move_is_ok(move));
1463
1464       if (move == excludedMove)
1465           continue;
1466
1467       singleReply = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1468       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1469       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1470
1471       // Decide the new search depth
1472       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleReply, mateThreat, &dangerous);
1473
1474       // We want to extend the TT move if it is much better then remaining ones.
1475       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove,
1476       // if result is lower then TT value minus a margin then we assume ttMove is the
1477       // only one playable. It is a kind of relaxed single reply extension.
1478       if (   depth >= 8 * OnePly
1479           && tte
1480           && move == tte->move()
1481           && !excludedMove // Do not allow recursive single-reply search
1482           && ext < OnePly
1483           && is_lower_bound(tte->type())
1484           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1485       {
1486           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1487
1488           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1489           {
1490               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingleReplyMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1491
1492               // If search result is well below the foreseen score of the ttMove then we
1493               // assume ttMove is the only one realistically playable and we extend it.
1494               if (excValue < ttValue - SingleReplyMargin)
1495                   ext = OnePly;
1496           }
1497       }
1498
1499       newDepth = depth - OnePly + ext;
1500
1501       // Update current move
1502       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1503
1504       // Futility pruning
1505       if (    useFutilityPruning
1506           && !dangerous
1507           && !captureOrPromotion
1508           &&  move != ttMove)
1509       {
1510           // Move count based pruning
1511           if (   moveCount >= FutilityMoveCountMargin
1512               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1513               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1514               continue;
1515
1516           // Value based pruning
1517           if (futilityValue == VALUE_NONE)
1518               futilityValue = evaluate(pos, ei, threadID) + FutilityValueMargin;
1519
1520           futilityValueScaled = futilityValue - moveCount * IncrementalFutilityMargin;
1521
1522           if (futilityValueScaled < beta)
1523           {
1524               if (futilityValueScaled > bestValue)
1525                   bestValue = futilityValueScaled;
1526               continue;
1527           }
1528       }
1529
1530       // Make and search the move
1531       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1532
1533       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1534       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1535       if (    depth >= 3*OnePly
1536           &&  moveCount >= LMRNonPVMoves
1537           && !dangerous
1538           && !captureOrPromotion
1539           && !move_is_castle(move)
1540           && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1541       {
1542           ss[ply].reduction = OnePly;
1543           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-OnePly, ply+1, true, threadID);
1544       }
1545       else
1546           value = beta; // Just to trigger next condition
1547
1548       if (value >= beta) // Go with full depth non-pv search
1549       {
1550           ss[ply].reduction = Depth(0);
1551           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1552       }
1553       pos.undo_move(move);
1554
1555       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1556
1557       // New best move?
1558       if (value > bestValue)
1559       {
1560           bestValue = value;
1561           if (value >= beta)
1562               update_pv(ss, ply);
1563
1564           if (value == value_mate_in(ply + 1))
1565               ss[ply].mateKiller = move;
1566       }
1567
1568       // Split?
1569       if (   ActiveThreads > 1
1570           && bestValue < beta
1571           && depth >= MinimumSplitDepth
1572           && Iteration <= 99
1573           && idle_thread_exists(threadID)
1574           && !AbortSearch
1575           && !thread_should_stop(threadID)
1576           && split(pos, ss, ply, &beta, &beta, &bestValue, futilityValue, approximateEval,
1577                    depth, &moveCount, &mp, threadID, false))
1578           break;
1579     }
1580
1581     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1582     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1583     if (moveCount == 0)
1584         return excludedMove ? beta - 1 : (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1585
1586     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1587     // history counters, and killer moves.
1588     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1589         return bestValue;
1590
1591     if (bestValue < beta)
1592         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1593     else
1594     {
1595         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1596         move = ss[ply].pv[ply];
1597         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1598         {
1599             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1600             update_killers(move, ss[ply]);
1601         }
1602         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1603     }
1604
1605     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1606
1607     return bestValue;
1608   }
1609
1610
1611   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1612   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1613   // less than OnePly).
1614
1615   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1616                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1617
1618     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1619     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1620     assert(depth <= 0);
1621     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1622     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1623
1624     EvalInfo ei;
1625     StateInfo st;
1626     Move ttMove, move;
1627     Value staticValue, bestValue, value, futilityValue;
1628     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck;
1629     const TTEntry* tte = NULL;
1630     int moveCount = 0;
1631     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1632
1633     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1634     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1635     init_node(ss, ply, threadID);
1636
1637     // After init_node() that calls poll()
1638     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1639         return Value(0);
1640
1641     if (pos.is_draw())
1642         return VALUE_DRAW;
1643
1644     // Transposition table lookup, only when not in PV
1645     if (!pvNode)
1646     {
1647         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1648         if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1649         {
1650             assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1651
1652             return value_from_tt(tte->value(), ply);
1653         }
1654     }
1655     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1656
1657     isCheck = pos.is_check();
1658     ei.futilityMargin = Value(0); // Manually initialize futilityMargin
1659
1660     // Evaluate the position statically
1661     if (isCheck)
1662         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1663
1664     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1665     {
1666         // Use the cached evaluation score if possible
1667         assert(ei.futilityMargin == Value(0));
1668
1669         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1670     }
1671     else
1672         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1673
1674     if (ply >= PLY_MAX - 1)
1675         return pos.is_check() ? quick_evaluate(pos) : evaluate(pos, ei, threadID);
1676
1677     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1678     // at least beta.
1679     bestValue = staticValue;
1680
1681     if (bestValue >= beta)
1682     {
1683         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1684         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin == 0)
1685             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1686
1687         return bestValue;
1688     }
1689
1690     if (bestValue > alpha)
1691         alpha = bestValue;
1692
1693     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1694     // to search the moves.  Because the depth is <= 0 here, only captures,
1695     // queen promotions and checks (only if depth == 0) will be generated.
1696     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H);
1697     CheckInfo ci(pos);
1698     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1699
1700     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1701     // occurs.
1702     while (   alpha < beta
1703            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1704     {
1705       assert(move_is_ok(move));
1706
1707       moveCount++;
1708       ss[ply].currentMove = move;
1709
1710       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1711
1712       // Futility pruning
1713       if (   enoughMaterial
1714           && !isCheck
1715           && !pvNode
1716           && !moveIsCheck
1717           &&  move != ttMove
1718           && !move_is_promotion(move)
1719           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1720       {
1721           futilityValue =  staticValue
1722                          + Max(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(move)),
1723                                pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move)))
1724                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0))
1725                          + FutilityMarginQS
1726                          + ei.futilityMargin;
1727
1728           if (futilityValue < alpha)
1729           {
1730               if (futilityValue > bestValue)
1731                   bestValue = futilityValue;
1732               continue;
1733           }
1734       }
1735
1736       // Don't search captures and checks with negative SEE values
1737       if (   !isCheck
1738           &&  move != ttMove
1739           && !move_is_promotion(move)
1740           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1741           continue;
1742
1743       // Make and search the move
1744       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1745       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1746       pos.undo_move(move);
1747
1748       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1749
1750       // New best move?
1751       if (value > bestValue)
1752       {
1753           bestValue = value;
1754           if (value > alpha)
1755           {
1756               alpha = value;
1757               update_pv(ss, ply);
1758           }
1759        }
1760     }
1761
1762     // All legal moves have been searched.  A special case: If we're in check
1763     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1764     if (!moveCount && pos.is_check()) // Mate!
1765         return value_mated_in(ply);
1766
1767     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1768
1769     // Update transposition table
1770     move = ss[ply].pv[ply];
1771     if (!pvNode)
1772     {
1773         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation of
1774         // the node, so keep this info to avoid a future costly evaluation() call.
1775         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.futilityMargin ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1776         Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1777
1778         if (bestValue < beta)
1779             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1780         else
1781             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1782     }
1783
1784     // Update killers only for good check moves
1785     if (alpha >= beta && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1786         update_killers(move, ss[ply]);
1787
1788     return bestValue;
1789   }
1790
1791
1792   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1793   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1794   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1795   // table, done a null move search, and searched the first move before
1796   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1797   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1798   // care of after we return from the split point.
1799
1800   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1801
1802     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1803     assert(ActiveThreads > 1);
1804
1805     Position pos = Position(sp->pos);
1806     CheckInfo ci(pos);
1807     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1808     Value value;
1809     Move move;
1810     bool isCheck = pos.is_check();
1811     bool useFutilityPruning =     sp->depth < SelectiveDepth
1812                               && !isCheck;
1813
1814     const int FutilityMoveCountMargin = 3 + (1 << (3 * int(sp->depth) / 8));
1815     const int FutilityValueMargin = 112 * bitScanReverse32(int(sp->depth) * int(sp->depth) / 2);
1816
1817     while (    sp->bestValue < sp->beta
1818            && !thread_should_stop(threadID)
1819            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
1820     {
1821       assert(move_is_ok(move));
1822
1823       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1824       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1825
1826       lock_grab(&(sp->lock));
1827       int moveCount = ++sp->moves;
1828       lock_release(&(sp->lock));
1829
1830       ss[sp->ply].currentMove = move;
1831
1832       // Decide the new search depth.
1833       bool dangerous;
1834       Depth ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1835       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1836
1837       // Prune?
1838       if (    useFutilityPruning
1839           && !dangerous
1840           && !captureOrPromotion)
1841       {
1842           // Move count based pruning
1843           if (   moveCount >= FutilityMoveCountMargin
1844               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
1845               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1846               continue;
1847
1848           // Value based pruning
1849           if (sp->futilityValue == VALUE_NONE)
1850           {
1851               EvalInfo ei;
1852               sp->futilityValue = evaluate(pos, ei, threadID) + FutilityValueMargin;
1853           }
1854
1855           Value futilityValueScaled = sp->futilityValue - moveCount * IncrementalFutilityMargin;
1856
1857           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1858           {
1859               if (futilityValueScaled > sp->bestValue) // Less then 1% of cases
1860               {
1861                   lock_grab(&(sp->lock));
1862                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1863                       sp->bestValue = futilityValueScaled;
1864                   lock_release(&(sp->lock));
1865               }
1866               continue;
1867           }
1868       }
1869
1870       // Make and search the move.
1871       StateInfo st;
1872       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1873
1874       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1875       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1876       if (   !dangerous
1877           &&  moveCount >= LMRNonPVMoves
1878           && !captureOrPromotion
1879           && !move_is_castle(move)
1880           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1881       {
1882           ss[sp->ply].reduction = OnePly;
1883           value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth - OnePly, sp->ply+1, true, threadID);
1884       }
1885       else
1886           value = sp->beta; // Just to trigger next condition
1887
1888       if (value >= sp->beta) // Go with full depth non-pv search
1889       {
1890           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1891           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1892       }
1893       pos.undo_move(move);
1894
1895       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1896
1897       if (thread_should_stop(threadID))
1898           break;
1899
1900       // New best move?
1901       if (value > sp->bestValue) // Less then 2% of cases
1902       {
1903           lock_grab(&(sp->lock));
1904           if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
1905           {
1906               sp->bestValue = value;
1907               if (sp->bestValue >= sp->beta)
1908               {
1909                   sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1910                   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1911                       if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
1912                           Threads[i].stop = true;
1913
1914                   sp->finished = true;
1915               }
1916           }
1917           lock_release(&(sp->lock));
1918       }
1919     }
1920
1921     lock_grab(&(sp->lock));
1922
1923     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
1924     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
1925     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
1926         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1927             if (sp->slaves[i])
1928                 Threads[i].stop = true;
1929
1930     sp->cpus--;
1931     sp->slaves[threadID] = 0;
1932
1933     lock_release(&(sp->lock));
1934   }
1935
1936
1937   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1938   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1939   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1940   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1941   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1942   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
1943   // after we return from the split point.
1944
1945   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
1946
1947     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1948     assert(ActiveThreads > 1);
1949
1950     Position pos = Position(sp->pos);
1951     CheckInfo ci(pos);
1952     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1953     Value value;
1954     Move move;
1955
1956     while (    sp->alpha < sp->beta
1957            && !thread_should_stop(threadID)
1958            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
1959     {
1960       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1961       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1962
1963       assert(move_is_ok(move));
1964
1965       lock_grab(&(sp->lock));
1966       int moveCount = ++sp->moves;
1967       lock_release(&(sp->lock));
1968
1969       ss[sp->ply].currentMove = move;
1970
1971       // Decide the new search depth.
1972       bool dangerous;
1973       Depth ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1974       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1975
1976       // Make and search the move.
1977       StateInfo st;
1978       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1979
1980       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1981       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1982       if (   !dangerous
1983           &&  moveCount >= LMRPVMoves
1984           && !captureOrPromotion
1985           && !move_is_castle(move)
1986           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1987       {
1988           ss[sp->ply].reduction = OnePly;
1989           value = -search(pos, ss, -sp->alpha, newDepth - OnePly, sp->ply+1, true, threadID);
1990       }
1991       else
1992           value = sp->alpha + 1; // Just to trigger next condition
1993
1994       if (value > sp->alpha) // Go with full depth non-pv search
1995       {
1996           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1997           value = -search(pos, ss, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1998
1999           if (value > sp->alpha && value < sp->beta)
2000           {
2001               // When the search fails high at ply 1 while searching the first
2002               // move at the root, set the flag failHighPly1.  This is used for
2003               // time managment: We don't want to stop the search early in
2004               // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
2005               // result in a big drop in score at the root.
2006               if (sp->ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
2007                   Threads[threadID].failHighPly1 = true;
2008
2009               value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
2010               Threads[threadID].failHighPly1 = false;
2011         }
2012       }
2013       pos.undo_move(move);
2014
2015       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
2016
2017       if (thread_should_stop(threadID))
2018           break;
2019
2020       // New best move?
2021       lock_grab(&(sp->lock));
2022       if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
2023       {
2024           sp->bestValue = value;
2025           if (value > sp->alpha)
2026           {
2027               sp->alpha = value;
2028               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
2029               if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
2030                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
2031
2032               if (value >= sp->beta)
2033               {
2034                   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2035                       if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
2036                           Threads[i].stop = true;
2037
2038                   sp->finished = true;
2039               }
2040         }
2041         // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
2042         // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
2043         // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
2044         if (   sp->ply == 1
2045             && Iteration >= 2
2046             && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
2047             Problem = true;
2048       }
2049       lock_release(&(sp->lock));
2050     }
2051
2052     lock_grab(&(sp->lock));
2053
2054     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
2055     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
2056     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
2057         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2058             if (sp->slaves[i])
2059                 Threads[i].stop = true;
2060
2061     sp->cpus--;
2062     sp->slaves[threadID] = 0;
2063
2064     lock_release(&(sp->lock));
2065   }
2066
2067   /// The BetaCounterType class
2068
2069   BetaCounterType::BetaCounterType() { clear(); }
2070
2071   void BetaCounterType::clear() {
2072
2073     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2074         Threads[i].betaCutOffs[WHITE] = Threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2075   }
2076
2077   void BetaCounterType::add(Color us, Depth d, int threadID) {
2078
2079     // Weighted count based on depth
2080     Threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d);
2081   }
2082
2083   void BetaCounterType::read(Color us, int64_t& our, int64_t& their) {
2084
2085     our = their = 0UL;
2086     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2087     {
2088         our += Threads[i].betaCutOffs[us];
2089         their += Threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2090     }
2091   }
2092
2093
2094   /// The RootMove class
2095
2096   // Constructor
2097
2098   RootMove::RootMove() {
2099     nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL;
2100   }
2101
2102   // RootMove::operator<() is the comparison function used when
2103   // sorting the moves.  A move m1 is considered to be better
2104   // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
2105   // have equal score but m1 has the higher node count.
2106
2107   bool RootMove::operator<(const RootMove& m) {
2108
2109     if (score != m.score)
2110         return (score < m.score);
2111
2112     return theirBeta <= m.theirBeta;
2113   }
2114
2115   /// The RootMoveList class
2116
2117   // Constructor
2118
2119   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2120
2121     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2122     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2123
2124     // Generate all legal moves
2125     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2126
2127     // Add each move to the moves[] array
2128     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2129     {
2130         bool includeMove = includeAllMoves;
2131
2132         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2133             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2134
2135         if (!includeMove)
2136             continue;
2137
2138         // Find a quick score for the move
2139         StateInfo st;
2140         SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2141         init_ss_array(ss);
2142
2143         moves[count].move = cur->move;
2144         pos.do_move(moves[count].move, st);
2145         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
2146         pos.undo_move(moves[count].move);
2147         moves[count].pv[0] = moves[count].move;
2148         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2149         count++;
2150     }
2151     sort();
2152   }
2153
2154
2155   // Simple accessor methods for the RootMoveList class
2156
2157   inline Move RootMoveList::get_move(int moveNum) const {
2158     return moves[moveNum].move;
2159   }
2160
2161   inline Value RootMoveList::get_move_score(int moveNum) const {
2162     return moves[moveNum].score;
2163   }
2164
2165   inline void RootMoveList::set_move_score(int moveNum, Value score) {
2166     moves[moveNum].score = score;
2167   }
2168
2169   inline void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2170     moves[moveNum].nodes = nodes;
2171     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2172   }
2173
2174   inline void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2175     moves[moveNum].ourBeta = our;
2176     moves[moveNum].theirBeta = their;
2177   }
2178
2179   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2180     int j;
2181     for(j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2182       moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2183     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2184   }
2185
2186   inline Move RootMoveList::get_move_pv(int moveNum, int i) const {
2187     return moves[moveNum].pv[i];
2188   }
2189
2190   inline int64_t RootMoveList::get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const {
2191     return moves[moveNum].cumulativeNodes;
2192   }
2193
2194   inline int RootMoveList::move_count() const {
2195     return count;
2196   }
2197
2198
2199   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2200   // iteration.
2201
2202   inline void RootMoveList::sort() {
2203
2204     sort_multipv(count - 1); // all items
2205   }
2206
2207
2208   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2209   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2210   // correctly in MultiPV mode.
2211
2212   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2213
2214     for (int i = 1; i <= n; i++)
2215     {
2216       RootMove rm = moves[i];
2217       int j;
2218       for (j = i; j > 0 && moves[j-1] < rm; j--)
2219           moves[j] = moves[j-1];
2220       moves[j] = rm;
2221     }
2222   }
2223
2224
2225   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2226   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the search
2227   // stack object corresponding to the current node.  Once every
2228   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2229   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2230
2231   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2232
2233     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2234     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2235
2236     Threads[threadID].nodes++;
2237
2238     if (threadID == 0)
2239     {
2240         NodesSincePoll++;
2241         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
2242         {
2243             poll();
2244             NodesSincePoll = 0;
2245         }
2246     }
2247     ss[ply].init(ply);
2248     ss[ply+2].initKillers();
2249
2250     if (Threads[threadID].printCurrentLine)
2251         print_current_line(ss, ply, threadID);
2252   }
2253
2254
2255   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.  It
2256   // updates the PV in the SearchStack object corresponding to the current
2257   // node.
2258
2259   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2260     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2261
2262     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2263     int p;
2264     for(p = ply + 1; ss[ply+1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2265       ss[ply].pv[p] = ss[ply+1].pv[p];
2266     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2267   }
2268
2269
2270   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points.  The
2271   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2272   // the PV at the parent node.
2273
2274   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
2275     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2276
2277     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2278     int p;
2279     for(p = ply + 1; ss[ply+1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2280       ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply+1].pv[p];
2281     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2282   }
2283
2284
2285   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2286   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2287   // if the moving piece is the same in both moves).  The first move is
2288   // assumed to be the move that was made to reach the current position, while
2289   // the second move is assumed to be a move from the current position.
2290
2291   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
2292
2293     Square f1, t1, f2, t2;
2294     Piece p;
2295
2296     assert(move_is_ok(m1));
2297     assert(move_is_ok(m2));
2298
2299     if (m2 == MOVE_NONE)
2300         return false;
2301
2302     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
2303     f2 = move_from(m2);
2304     t1 = move_to(m1);
2305     if (f2 == t1)
2306         return true;
2307
2308     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
2309     t2 = move_to(m2);
2310     f1 = move_from(m1);
2311     if (t2 == f1)
2312         return true;
2313
2314     // Case 3: Moving through the vacated square
2315     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
2316         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2317       return true;
2318
2319     // Case 4: The destination square for m2 is attacked by the moving piece in m1
2320     p = pos.piece_on(t1);
2321     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
2322         return true;
2323
2324     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
2325     if (   piece_is_slider(p)
2326         && bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
2327         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
2328     {
2329         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
2330         Color us = pos.side_to_move();
2331         Square ksq = pos.king_square(us);
2332         clear_bit(&occ, f2);
2333         if (type_of_piece(p) == BISHOP)
2334         {
2335             if (bit_is_set(bishop_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2336                 return true;
2337         }
2338         else if (type_of_piece(p) == ROOK)
2339         {
2340             if (bit_is_set(rook_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2341                 return true;
2342         }
2343         else
2344         {
2345             assert(type_of_piece(p) == QUEEN);
2346             if (bit_is_set(queen_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2347                 return true;
2348         }
2349     }
2350     return false;
2351   }
2352
2353
2354   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2355   // eventually compensated for the ply.
2356
2357   bool value_is_mate(Value value) {
2358
2359     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2360
2361     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2362           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2363   }
2364
2365
2366   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2367   // killer moves of that ply.
2368
2369   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2370
2371       const Move* k = ss.killers;
2372       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2373           if (*k == m)
2374               return true;
2375
2376       return false;
2377   }
2378
2379
2380   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2381   // or with extended depth.  Certain classes of moves (checking moves, in
2382   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2383   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2384   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2385   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2386
2387   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool captureOrPromotion,
2388                   bool check, bool singleReply, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2389
2390     assert(m != MOVE_NONE);
2391
2392     Depth result = Depth(0);
2393     *dangerous = check | singleReply | mateThreat;
2394
2395     if (*dangerous)
2396     {
2397         if (check)
2398             result += CheckExtension[pvNode];
2399
2400         if (singleReply)
2401             result += SingleReplyExtension[pvNode];
2402
2403         if (mateThreat)
2404             result += MateThreatExtension[pvNode];
2405     }
2406
2407     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2408     {
2409         Color c = pos.side_to_move();
2410         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2411         {
2412             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2413             *dangerous = true;
2414         }
2415         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2416         {
2417             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2418             *dangerous = true;
2419         }
2420     }
2421
2422     if (   captureOrPromotion
2423         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2424         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2425             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2426         && !move_is_promotion(m)
2427         && !move_is_ep(m))
2428     {
2429         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2430         *dangerous = true;
2431     }
2432
2433     if (   pvNode
2434         && captureOrPromotion
2435         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2436         && pos.see_sign(m) >= 0)
2437     {
2438         result += OnePly/2;
2439         *dangerous = true;
2440     }
2441
2442     return Min(result, OnePly);
2443   }
2444
2445
2446   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2447   // doing a 'null move' should be allowed.  In order to avoid zugzwang
2448   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2449   // little material left.  Currently, the test is a bit too simple:  Null
2450   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.  It's
2451   // probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2452   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2453
2454   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2455
2456     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2457   }
2458
2459
2460   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move.  Only
2461   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2462   // candidates for pruning.
2463
2464   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2465
2466     assert(move_is_ok(m));
2467     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2468     assert(!pos.move_is_check(m));
2469     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2470     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2471
2472     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2473
2474     mfrom = move_from(m);
2475     mto = move_to(m);
2476     tfrom = move_from(threat);
2477     tto = move_to(threat);
2478
2479     // Case 1: Castling moves are never pruned
2480     if (move_is_castle(m))
2481         return false;
2482
2483     // Case 2: Don't prune moves which move the threatened piece
2484     if (!PruneEscapeMoves && threat != MOVE_NONE && mfrom == tto)
2485         return false;
2486
2487     // Case 3: If the threatened piece has value less than or equal to the
2488     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2489     if (   !PruneDefendingMoves
2490         && threat != MOVE_NONE
2491         && pos.move_is_capture(threat)
2492         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2493             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2494         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2495         return false;
2496
2497     // Case 4: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2498     // prune safe moves which block its ray.
2499     if (  !PruneBlockingMoves
2500         && threat != MOVE_NONE
2501         && piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2502         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2503         && pos.see_sign(m) >= 0)
2504         return false;
2505
2506     return true;
2507   }
2508
2509
2510   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2511   // can be used at a given point in search.
2512
2513   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2514
2515     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2516
2517     return   (   tte->depth() >= depth
2518               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2519               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2520
2521           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2522               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2523   }
2524
2525
2526   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2527   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2528
2529   void update_history(const Position& pos, Move m, Depth depth,
2530                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2531
2532     H.success(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2533
2534     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2535     {
2536         assert(m != movesSearched[i]);
2537         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(movesSearched[i]))
2538             H.failure(pos.piece_on(move_from(movesSearched[i])), move_to(movesSearched[i]), depth);
2539     }
2540   }
2541
2542
2543   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2544   // among the killer moves of that ply.
2545
2546   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2547
2548     if (m == ss.killers[0])
2549         return;
2550
2551     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2552         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2553
2554     ss.killers[0] = m;
2555   }
2556
2557
2558   // fail_high_ply_1() checks if some thread is currently resolving a fail
2559   // high at ply 1 at the node below the first root node.  This information
2560   // is used for time managment.
2561
2562   bool fail_high_ply_1() {
2563
2564     for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2565         if (Threads[i].failHighPly1)
2566             return true;
2567
2568     return false;
2569   }
2570
2571
2572   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2573   // since the beginning of the current search.
2574
2575   int current_search_time() {
2576     return get_system_time() - SearchStartTime;
2577   }
2578
2579
2580   // nps() computes the current nodes/second count.
2581
2582   int nps() {
2583     int t = current_search_time();
2584     return (t > 0)? int((nodes_searched() * 1000) / t) : 0;
2585   }
2586
2587
2588   // poll() performs two different functions:  It polls for user input, and it
2589   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2590   // search.
2591
2592   void poll() {
2593
2594     static int lastInfoTime;
2595     int t = current_search_time();
2596
2597     //  Poll for input
2598     if (Bioskey())
2599     {
2600         // We are line oriented, don't read single chars
2601         std::string command;
2602         if (!std::getline(std::cin, command))
2603             command = "quit";
2604
2605         if (command == "quit")
2606         {
2607             AbortSearch = true;
2608             PonderSearch = false;
2609             Quit = true;
2610             return;
2611         }
2612         else if (command == "stop")
2613         {
2614             AbortSearch = true;
2615             PonderSearch = false;
2616         }
2617         else if (command == "ponderhit")
2618             ponderhit();
2619     }
2620     // Print search information
2621     if (t < 1000)
2622         lastInfoTime = 0;
2623
2624     else if (lastInfoTime > t)
2625         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2626         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2627         lastInfoTime = 0;
2628
2629     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2630     {
2631         lastInfoTime = t;
2632         lock_grab(&IOLock);
2633         if (dbg_show_mean)
2634             dbg_print_mean();
2635
2636         if (dbg_show_hit_rate)
2637             dbg_print_hit_rate();
2638
2639         std::cout << "info nodes " << nodes_searched() << " nps " << nps()
2640                   << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << std::endl;
2641         lock_release(&IOLock);
2642         if (ShowCurrentLine)
2643             Threads[0].printCurrentLine = true;
2644     }
2645     // Should we stop the search?
2646     if (PonderSearch)
2647         return;
2648
2649     bool overTime =     t > AbsoluteMaxSearchTime
2650                      || (RootMoveNumber == 1 && t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime && !FailLow) //FIXME: We are not checking any problem flags, BUG?
2651                      || (  !FailHigh && !FailLow && !fail_high_ply_1() && !Problem
2652                          && t > 6*(MaxSearchTime + ExtraSearchTime));
2653
2654     if (   (Iteration >= 3 && (!InfiniteSearch && overTime))
2655         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2656         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && nodes_searched() >= MaxNodes))
2657         AbortSearch = true;
2658   }
2659
2660
2661   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2662   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2663   // it correctly predicted the opponent's move.
2664
2665   void ponderhit() {
2666
2667     int t = current_search_time();
2668     PonderSearch = false;
2669     if (Iteration >= 3 &&
2670        (!InfiniteSearch && (StopOnPonderhit ||
2671                             t > AbsoluteMaxSearchTime ||
2672                             (RootMoveNumber == 1 &&
2673                              t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime && !FailLow) ||
2674                             (!FailHigh && !FailLow && !fail_high_ply_1() && !Problem &&
2675                              t > 6*(MaxSearchTime + ExtraSearchTime)))))
2676       AbortSearch = true;
2677   }
2678
2679
2680   // print_current_line() prints the current line of search for a given
2681   // thread.  Called when the UCI option UCI_ShowCurrLine is 'true'.
2682
2683   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2684
2685     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2686     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2687
2688     if (!Threads[threadID].idle)
2689     {
2690         lock_grab(&IOLock);
2691         std::cout << "info currline " << (threadID + 1);
2692         for (int p = 0; p < ply; p++)
2693             std::cout << " " << ss[p].currentMove;
2694
2695         std::cout << std::endl;
2696         lock_release(&IOLock);
2697     }
2698     Threads[threadID].printCurrentLine = false;
2699     if (threadID + 1 < ActiveThreads)
2700         Threads[threadID + 1].printCurrentLine = true;
2701   }
2702
2703
2704   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2705
2706   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2707
2708     for (int i = 0; i < 3; i++)
2709     {
2710         ss[i].init(i);
2711         ss[i].initKillers();
2712     }
2713   }
2714
2715
2716   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2717   // while the program is pondering.  The point is to work around a wrinkle in
2718   // the UCI protocol:  When pondering, the engine is not allowed to give a
2719   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2720   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2721   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2722
2723   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2724
2725     std::string command;
2726
2727     while (true)
2728     {
2729         if (!std::getline(std::cin, command))
2730             command = "quit";
2731
2732         if (command == "quit")
2733         {
2734             Quit = true;
2735             break;
2736         }
2737         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2738             break;
2739     }
2740   }
2741
2742
2743   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2744   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2745   // object for which the current thread is the master.
2746
2747   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp) {
2748     assert(threadID >= 0 && threadID < THREAD_MAX);
2749
2750     Threads[threadID].running = true;
2751
2752     while(true) {
2753       if(AllThreadsShouldExit && threadID != 0)
2754         break;
2755
2756       // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled instead
2757       // of wasting CPU time polling for work:
2758       while(threadID != 0 && (Idle || threadID >= ActiveThreads)) {
2759 #if !defined(_MSC_VER)
2760         pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2761         if(Idle || threadID >= ActiveThreads)
2762           pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2763         pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2764 #else
2765         WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2766 #endif
2767       }
2768
2769       // If this thread has been assigned work, launch a search
2770       if(Threads[threadID].workIsWaiting) {
2771         Threads[threadID].workIsWaiting = false;
2772         if(Threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2773           sp_search_pv(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2774         else
2775           sp_search(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2776         Threads[threadID].idle = true;
2777       }
2778
2779       // If this thread is the master of a split point and all threads have
2780       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2781       if(waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2782         return;
2783     }
2784
2785     Threads[threadID].running = false;
2786   }
2787
2788
2789   // init_split_point_stack() is called during program initialization, and
2790   // initializes all split point objects.
2791
2792   void init_split_point_stack() {
2793     for(int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2794       for(int j = 0; j < MaxActiveSplitPoints; j++) {
2795         SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2796         lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2797       }
2798   }
2799
2800
2801   // destroy_split_point_stack() is called when the program exits, and
2802   // destroys all locks in the precomputed split point objects.
2803
2804   void destroy_split_point_stack() {
2805     for(int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2806       for(int j = 0; j < MaxActiveSplitPoints; j++)
2807         lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2808   }
2809
2810
2811   // thread_should_stop() checks whether the thread with a given threadID has
2812   // been asked to stop, directly or indirectly.  This can happen if a beta
2813   // cutoff has occured in thre thread's currently active split point, or in
2814   // some ancestor of the current split point.
2815
2816   bool thread_should_stop(int threadID) {
2817     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2818
2819     SplitPoint* sp;
2820
2821     if(Threads[threadID].stop)
2822       return true;
2823     if(ActiveThreads <= 2)
2824       return false;
2825     for(sp = Threads[threadID].splitPoint; sp != NULL; sp = sp->parent)
2826       if(sp->finished) {
2827         Threads[threadID].stop = true;
2828         return true;
2829       }
2830     return false;
2831   }
2832
2833
2834   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2835   // available to help the thread with threadID "master" at a split point.  An
2836   // obvious requirement is that "slave" must be idle.  With more than two
2837   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2838   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2839   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2840   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2841
2842   bool thread_is_available(int slave, int master) {
2843     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2844     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2845     assert(ActiveThreads > 1);
2846
2847     if(!Threads[slave].idle || slave == master)
2848       return false;
2849
2850     if(Threads[slave].activeSplitPoints == 0)
2851       // No active split points means that the thread is available as a slave
2852       // for any other thread.
2853       return true;
2854
2855     if(ActiveThreads == 2)
2856       return true;
2857
2858     // Apply the "helpful master" concept if possible.
2859     if(SplitPointStack[slave][Threads[slave].activeSplitPoints-1].slaves[master])
2860       return true;
2861
2862     return false;
2863   }
2864
2865
2866   // idle_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2867   // a slave for the thread with threadID "master".
2868
2869   bool idle_thread_exists(int master) {
2870     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2871     assert(ActiveThreads > 1);
2872
2873     for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2874       if(thread_is_available(i, master))
2875         return true;
2876     return false;
2877   }
2878
2879
2880   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2881   // several threads at PV nodes.  If it does not succeed in splitting the
2882   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2883   // split point objects), the function immediately returns false.  If
2884   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2885   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2886   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2887   // helper threads that they have been assigned work.  This will cause them
2888   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv().  When all
2889   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2890   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2891
2892   bool split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
2893              Value* alpha, Value* beta, Value* bestValue, const Value futilityValue,
2894              const Value approximateEval, Depth depth, int* moves,
2895              MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2896
2897     assert(p.is_ok());
2898     assert(sstck != NULL);
2899     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2900     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE && *bestValue <= *alpha);
2901     assert(!pvNode || *alpha < *beta);
2902     assert(*beta <= VALUE_INFINITE);
2903     assert(depth > Depth(0));
2904     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2905     assert(ActiveThreads > 1);
2906
2907     SplitPoint* splitPoint;
2908     int i;
2909
2910     lock_grab(&MPLock);
2911
2912     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2913     // active split points, don't split.
2914     if(!idle_thread_exists(master) ||
2915        Threads[master].activeSplitPoints >= MaxActiveSplitPoints) {
2916       lock_release(&MPLock);
2917       return false;
2918     }
2919
2920     // Pick the next available split point object from the split point stack
2921     splitPoint = SplitPointStack[master] + Threads[master].activeSplitPoints;
2922     Threads[master].activeSplitPoints++;
2923
2924     // Initialize the split point object
2925     splitPoint->parent = Threads[master].splitPoint;
2926     splitPoint->finished = false;
2927     splitPoint->ply = ply;
2928     splitPoint->depth = depth;
2929     splitPoint->alpha = pvNode? *alpha : (*beta - 1);
2930     splitPoint->beta = *beta;
2931     splitPoint->pvNode = pvNode;
2932     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2933     splitPoint->futilityValue = futilityValue;
2934     splitPoint->approximateEval = approximateEval;
2935     splitPoint->master = master;
2936     splitPoint->mp = mp;
2937     splitPoint->moves = *moves;
2938     splitPoint->cpus = 1;
2939     splitPoint->pos.copy(p);
2940     splitPoint->parentSstack = sstck;
2941     for(i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2942       splitPoint->slaves[i] = 0;
2943
2944     // Copy the current position and the search stack to the master thread
2945     memcpy(splitPoint->sstack[master], sstck, (ply+1)*sizeof(SearchStack));
2946     Threads[master].splitPoint = splitPoint;
2947
2948     // Make copies of the current position and search stack for each thread
2949     for(i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint;
2950         i++)
2951       if(thread_is_available(i, master)) {
2952         memcpy(splitPoint->sstack[i], sstck, (ply+1)*sizeof(SearchStack));
2953         Threads[i].splitPoint = splitPoint;
2954         splitPoint->slaves[i] = 1;
2955         splitPoint->cpus++;
2956       }
2957
2958     // Tell the threads that they have work to do.  This will make them leave
2959     // their idle loop.
2960     for(i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2961       if(i == master || splitPoint->slaves[i]) {
2962         Threads[i].workIsWaiting = true;
2963         Threads[i].idle = false;
2964         Threads[i].stop = false;
2965       }
2966
2967     lock_release(&MPLock);
2968
2969     // Everything is set up.  The master thread enters the idle loop, from
2970     // which it will instantly launch a search, because its workIsWaiting
2971     // slot is 'true'.  We send the split point as a second parameter to the
2972     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2973     // loop when all threads have finished their work at this split point
2974     // (i.e. when // splitPoint->cpus == 0).
2975     idle_loop(master, splitPoint);
2976
2977     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2978     // finished. Update alpha, beta and bestvalue, and return.
2979     lock_grab(&MPLock);
2980     if(pvNode) *alpha = splitPoint->alpha;
2981     *beta = splitPoint->beta;
2982     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2983     Threads[master].stop = false;
2984     Threads[master].idle = false;
2985     Threads[master].activeSplitPoints--;
2986     Threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2987     lock_release(&MPLock);
2988
2989     return true;
2990   }
2991
2992
2993   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2994   // to start a new search from the root.
2995
2996   void wake_sleeping_threads() {
2997     if(ActiveThreads > 1) {
2998       for(int i = 1; i < ActiveThreads; i++) {
2999         Threads[i].idle = true;
3000         Threads[i].workIsWaiting = false;
3001       }
3002 #if !defined(_MSC_VER)
3003       pthread_mutex_lock(&WaitLock);
3004       pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
3005       pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
3006 #else
3007       for(int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
3008         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
3009 #endif
3010     }
3011   }
3012
3013
3014   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
3015   // launched.  It simply calls the idle_loop() function with the supplied
3016   // threadID.  There are two versions of this function; one for POSIX threads
3017   // and one for Windows threads.
3018
3019 #if !defined(_MSC_VER)
3020
3021   void *init_thread(void *threadID) {
3022     idle_loop(*(int *)threadID, NULL);
3023     return NULL;
3024   }
3025
3026 #else
3027
3028   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
3029     idle_loop(*(int *)threadID, NULL);
3030     return NULL;
3031   }
3032
3033 #endif
3034
3035 }