Group time management globals initialization
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2009 Marco Costalba
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45 using std::cout;
46 using std::endl;
47
48 ////
49 //// Local definitions
50 ////
51
52 namespace {
53
54   /// Types
55
56
57   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
58   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
59   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
60   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
61
62   class ThreadsManager {
63     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
64        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
65        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
66     */
67   public:
68     void init_threads();
69     void exit_threads();
70
71     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
72     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
73     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
74     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
75
76     void resetNodeCounters();
77     void resetBetaCounters();
78     int64_t nodes_searched() const;
79     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
80     bool available_thread_exists(int master) const;
81     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
82     bool thread_should_stop(int threadID) const;
83     void wake_sleeping_threads();
84     void put_threads_to_sleep();
85     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp);
86     bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
87                Depth depth, bool mateThreat, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode);
88
89   private:
90     friend void poll(SearchStack ss[], int ply);
91
92     int ActiveThreads;
93     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
94     Thread threads[MAX_THREADS];
95     SplitPoint SplitPointStack[MAX_THREADS][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
96
97     Lock MPLock, WaitLock;
98
99 #if !defined(_MSC_VER)
100     pthread_cond_t WaitCond;
101 #else
102     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
103 #endif
104
105   };
106
107
108   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
109   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
110   // in the case of moves which fail low).
111
112   struct RootMove {
113
114     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
115
116     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
117     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
118     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
119     // have equal score but m1 has the higher node count.
120     bool operator<(const RootMove& m) const {
121
122         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
123     }
124
125     Move move;
126     Value score;
127     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
128     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
129   };
130
131
132   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
133   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
134
135   class RootMoveList {
136
137   public:
138     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
139
140     int move_count() const { return count; }
141     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
142     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
143     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
144     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
145     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
146
147     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
148     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
149     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
150     void sort();
151     void sort_multipv(int n);
152
153   private:
154     static const int MaxRootMoves = 500;
155     RootMove moves[MaxRootMoves];
156     int count;
157   };
158
159
160   /// Adjustments
161
162   // Step 6. Razoring
163
164   // Maximum depth for razoring
165   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
166
167   // Dynamic razoring margin based on depth
168   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
169
170   // Step 8. Null move search with verification search
171
172   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
173   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
174   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
175
176   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
177   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
178
179   // Step 9. Internal iterative deepening
180
181   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
182   const Depth IIDDepthAtPVNodes = 5 * OnePly;
183   const Depth IIDDepthAtNonPVNodes = 8 * OnePly;
184
185   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
186   // when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
187   const Value IIDMargin = Value(0x100);
188
189   // Step 11. Decide the new search depth
190
191   // Extensions. Configurable UCI options
192   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
193   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
194   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
195
196   // Minimum depth for use of singular extension
197   const Depth SingularExtensionDepthAtPVNodes = 6 * OnePly;
198   const Depth SingularExtensionDepthAtNonPVNodes = 8 * OnePly;
199
200   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
201   // remaining ones we will extend it.
202   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
203
204   // Step 12. Futility pruning
205
206   // Futility margin for quiescence search
207   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
208
209   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
210   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
211   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
212
213   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 0)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
214   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
215
216   // Step 14. Reduced search
217
218   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
219   int8_t    PVReductionMatrix[64][64]; // [depth][moveNumber]
220   int8_t NonPVReductionMatrix[64][64]; // [depth][moveNumber]
221
222   inline Depth    pv_reduction(Depth d, int mn) { return (Depth)    PVReductionMatrix[Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
223   inline Depth nonpv_reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) NonPVReductionMatrix[Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
224
225   // Common adjustments
226
227   // Search depth at iteration 1
228   const Depth InitialDepth = OnePly;
229
230   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
231   // better than the second best move.
232   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
233
234   // Last seconds noise filtering (LSN)
235   const bool UseLSNFiltering = true;
236   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
237   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
238   bool loseOnTime = false;
239
240
241   /// Global variables
242
243   // Iteration counter
244   int Iteration;
245
246   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
247   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
248   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
249
250   // Search window management
251   int AspirationDelta;
252
253   // MultiPV mode
254   int MultiPV;
255
256   // Time managment variables
257   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
258   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
259   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
260   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
261
262   // Show current line?
263   bool ShowCurrentLine;
264
265   // Log file
266   bool UseLogFile;
267   std::ofstream LogFile;
268
269   // Multi-threads related variables
270   Depth MinimumSplitDepth;
271   int MaxThreadsPerSplitPoint;
272   ThreadsManager TM;
273
274   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
275   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
276   int NodesSincePoll;
277   int NodesBetweenPolls = 30000;
278
279   // History table
280   History H;
281
282   /// Local functions
283
284   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
285   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
286   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
287   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove = MOVE_NONE);
288   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
289   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
290   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
291   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
292   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
293   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
294   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
295   bool value_is_mate(Value value);
296   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
297   Depth extension(const Position&, Move, bool, bool, bool, bool, bool, bool*);
298   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
299   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
300   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
301   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
302   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
303   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
304   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
305
306   int current_search_time();
307   int nps();
308   void poll(SearchStack ss[], int ply);
309   void ponderhit();
310   void wait_for_stop_or_ponderhit();
311   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
312   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value);
313
314 #if !defined(_MSC_VER)
315   void *init_thread(void *threadID);
316 #else
317   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
318 #endif
319
320 }
321
322
323 ////
324 //// Functions
325 ////
326
327 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
328 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
329
330 void init_threads() { TM.init_threads(); }
331 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
332 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
333
334
335 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
336 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
337
338 int perft(Position& pos, Depth depth)
339 {
340     StateInfo st;
341     Move move;
342     int sum = 0;
343     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
344
345     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
346     // the moves, just to count them.
347     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
348     {
349         while (mp.get_next_move()) sum++;
350         return sum;
351     }
352
353     // Loop through all legal moves
354     CheckInfo ci(pos);
355     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
356     {
357         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
358         sum += perft(pos, depth - OnePly);
359         pos.undo_move(move);
360     }
361     return sum;
362 }
363
364
365 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
366 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
367 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
368 /// when a quit command is received during the search.
369
370 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
371            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
372            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
373
374   // Initialize global search variables
375   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
376   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
377   NodesSincePoll = 0;
378   TM.resetNodeCounters();
379   SearchStartTime = get_system_time();
380   ExactMaxTime = maxTime;
381   MaxDepth = maxDepth;
382   MaxNodes = maxNodes;
383   InfiniteSearch = infinite;
384   PonderSearch = ponder;
385   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
386
387   // Look for a book move, only during games, not tests
388   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
389   {
390       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
391           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
392
393       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
394       if (bookMove != MOVE_NONE)
395       {
396           if (PonderSearch)
397               wait_for_stop_or_ponderhit();
398
399           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
400           return true;
401       }
402   }
403
404   // Reset loseOnTime flag at the beginning of a new game
405   if (button_was_pressed("New Game"))
406       loseOnTime = false;
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   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
414   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
415   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
416   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
417   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
418   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
419   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
420   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
421   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
422   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
423   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
424   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
425
426   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
427   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
428   ShowCurrentLine         = get_option_value_bool("UCI_ShowCurrLine");
429   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
430   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
431   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
432
433   if (UseLogFile)
434       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
435
436   read_weights(pos.side_to_move());
437
438   // Set the number of active threads
439   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
440   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
441   {
442       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
443       init_eval(TM.active_threads());
444       // HACK: init_eval() destroys the static castleRightsMask[] array in the
445       // Position class. The below line repairs the damage.
446       Position p(pos.to_fen());
447       assert(pos.is_ok());
448   }
449
450   // Wake up sleeping threads
451   TM.wake_sleeping_threads();
452
453   // Set thinking time
454   int myTime = time[side_to_move];
455   int myIncrement = increment[side_to_move];
456   if (UseTimeManagement)
457   {
458       if (!movesToGo) // Sudden death time control
459       {
460           if (myIncrement)
461           {
462               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
463               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
464           }
465           else // Blitz game without increment
466           {
467               MaxSearchTime = myTime / 30;
468               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
469           }
470       }
471       else // (x moves) / (y minutes)
472       {
473           if (movesToGo == 1)
474           {
475               MaxSearchTime = myTime / 2;
476               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
477           }
478           else
479           {
480               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
481               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
482           }
483       }
484
485       if (get_option_value_bool("Ponder"))
486       {
487           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
488           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
489       }
490   }
491
492   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
493   // heavy time pressure.
494   if (MaxNodes)
495       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
496   else if (myTime && myTime < 1000)
497       NodesBetweenPolls = 1000;
498   else if (myTime && myTime < 5000)
499       NodesBetweenPolls = 5000;
500   else
501       NodesBetweenPolls = 30000;
502
503   // Write search information to log file
504   if (UseLogFile)
505       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
506               << "infinite: "  << infinite
507               << " ponder: "   << ponder
508               << " time: "     << myTime
509               << " increment: " << myIncrement
510               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
511
512   // LSN filtering. Used only for developing purposes, disabled by default
513   if (   UseLSNFiltering
514       && loseOnTime)
515   {
516       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
517        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
518            /* wait here */;
519   }
520
521   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
522   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
523
524   if (UseLSNFiltering)
525   {
526       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
527       // decide to lose on time.
528       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
529           && myTime < LSNTime
530           && myIncrement == 0
531           && movesToGo == 0
532           && v < -LSNValue)
533       {
534           loseOnTime = true;
535       }
536       else if (loseOnTime)
537       {
538           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
539           loseOnTime = false;
540       }
541   }
542
543   if (UseLogFile)
544       LogFile.close();
545
546   TM.put_threads_to_sleep();
547
548   return !Quit;
549 }
550
551
552 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
553
554 void init_search() {
555
556   // Init our reduction lookup tables
557   for (int i = 1; i < 64; i++) // i == depth (OnePly = 1)
558       for (int j = 1; j < 64; j++) // j == moveNumber
559       {
560           double    pvRed = 0.5 + log(double(i)) * log(double(j)) / 6.0;
561           double nonPVRed = 0.5 + log(double(i)) * log(double(j)) / 3.0;
562           PVReductionMatrix[i][j]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
563           NonPVReductionMatrix[i][j] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
564       }
565
566   // Init futility margins array
567   for (int i = 0; i < 16; i++) // i == depth (OnePly = 2)
568       for (int j = 0; j < 64; j++) // j == moveNumber
569       {
570           // FIXME: test using log instead of BSR
571           FutilityMarginsMatrix[i][j] = (i < 2 ? 0 : 112 * bitScanReverse32(i * i / 2)) - 8 * j;
572       }
573
574   // Init futility move count array
575   for (int i = 0; i < 32; i++) // i == depth (OnePly = 2)
576       FutilityMoveCountArray[i] = 3 + (1 << (3 * i / 8));
577 }
578
579
580 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
581 // new search from the root.
582 void SearchStack::init(int ply) {
583
584   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
585   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
586   reduction = Depth(0);
587   eval = VALUE_NONE;
588 }
589
590 void SearchStack::initKillers() {
591
592   mateKiller = MOVE_NONE;
593   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
594       killers[i] = MOVE_NONE;
595 }
596
597 namespace {
598
599   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
600   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
601   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
602   // reached.
603
604   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
605
606     Position p(pos);
607     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
608     Move EasyMove = MOVE_NONE;
609     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
610
611     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
612     RootMoveList rml(p, searchMoves);
613
614     // Handle special case of searching on a mate/stale position
615     if (rml.move_count() == 0)
616     {
617         if (PonderSearch)
618             wait_for_stop_or_ponderhit();
619
620         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
621     }
622
623     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
624     // so to output information also for iteration 1.
625     cout << "info depth " << 1
626          << "\ninfo depth " << 1
627          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
628          << " time " << current_search_time()
629          << " nodes " << TM.nodes_searched()
630          << " nps " << nps()
631          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
632
633     // Initialize
634     TT.new_search();
635     H.clear();
636     init_ss_array(ss);
637     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
638     Iteration = 1;
639
640     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
641     if (   rml.move_count() == 1
642         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
643         EasyMove = rml.get_move(0);
644
645     // Iterative deepening loop
646     while (Iteration < PLY_MAX)
647     {
648         // Initialize iteration
649         Iteration++;
650         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
651
652         cout << "info depth " << Iteration << endl;
653
654         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
655         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
656         {
657             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
658             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
659
660             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
661             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
662
663             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
664             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
665         }
666
667         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
668         value = root_search(p, ss, rml, &alpha, &beta);
669
670         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
671         // been overwritten during the search.
672         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
673
674         if (AbortSearch)
675             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
676
677         //Save info about search result
678         ValueByIteration[Iteration] = value;
679
680         // Drop the easy move if differs from the new best move
681         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
682             EasyMove = MOVE_NONE;
683
684         if (UseTimeManagement)
685         {
686             // Time to stop?
687             bool stopSearch = false;
688
689             // Stop search early if there is only a single legal move,
690             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
691             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
692                 stopSearch = true;
693
694             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
695             if (  Iteration >= 6
696                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
697                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
698                 stopSearch = true;
699
700             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
701             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
702             if (   Iteration >= 8
703                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
704                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
705                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
706                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
707                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
708                 stopSearch = true;
709
710             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
711             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
712                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
713                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
714
715             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
716             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
717             // move at the next iteration anyway.
718             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
719                 stopSearch = true;
720
721             if (stopSearch)
722             {
723                 if (PonderSearch)
724                     StopOnPonderhit = true;
725                 else
726                     break;
727             }
728         }
729
730         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
731             break;
732     }
733
734     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
735     // best move before we are told to do so.
736     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
737         wait_for_stop_or_ponderhit();
738     else
739         // Print final search statistics
740         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
741              << " nps " << nps()
742              << " time " << current_search_time()
743              << " hashfull " << TT.full() << endl;
744
745     // Print the best move and the ponder move to the standard output
746     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
747     {
748         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
749         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
750     }
751
752     assert(ss[0].pv[0] != MOVE_NONE);
753
754     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
755
756     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
757         cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
758
759     cout << endl;
760
761     if (UseLogFile)
762     {
763         if (dbg_show_mean)
764             dbg_print_mean(LogFile);
765
766         if (dbg_show_hit_rate)
767             dbg_print_hit_rate(LogFile);
768
769         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
770                 << "\nNodes/second: " << nps()
771                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]);
772
773         StateInfo st;
774         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
775         LogFile << "\nPonder move: "
776                 << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
777                 << endl;
778     }
779     return rml.get_move_score(0);
780   }
781
782
783   // root_search() is the function which searches the root node. It is
784   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
785   // scheme, prints some information to the standard output and handles
786   // the fail low/high loops.
787
788   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
789
790     EvalInfo ei;
791     StateInfo st;
792     int64_t nodes;
793     Move move;
794     Depth depth, ext, newDepth;
795     Value value, alpha, beta;
796     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
797     int researchCount = 0;
798     alpha = *alphaPtr;
799     beta = *betaPtr;
800     CheckInfo ci(pos);
801     isCheck = pos.is_check();
802
803     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, but I can see no good reason for this, FIXME)
804     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root, because we do not initialize root node)
805     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
806     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
807
808     // Step 5. Evaluate the position statically
809     // At root we do this only to get reference value for child nodes
810     if (!isCheck)
811         ss[0].eval = evaluate(pos, ei, 0);
812     else
813         ss[0].eval = VALUE_NONE; // HACK because we do not initialize root node
814
815     // Step 6. Razoring (omitted at root)
816     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
817     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
818     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
819
820     // Step extra. Fail low loop
821     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
822     // with bigger window until we are not failing low anymore.
823     while (1)
824     {
825         // Sort the moves before to (re)search
826         rml.sort();
827
828         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
829         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
830         {
831             // This is used by time management
832             FirstRootMove = (i == 0);
833
834             // Save the current node count before the move is searched
835             nodes = TM.nodes_searched();
836
837             // Reset beta cut-off counters
838             TM.resetBetaCounters();
839
840             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
841             // the standard output.
842             move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
843
844             if (current_search_time() >= 1000)
845                 cout << "info currmove " << move
846                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
847
848             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
849             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
850
851             // Step 11. Decide the new search depth
852             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
853             ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
854             newDepth = depth + ext;
855
856             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
857
858             // Step extra. Fail high loop
859             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
860             // high anymore.
861             value = - VALUE_INFINITE;
862
863             while (1)
864             {
865                 // Step 13. Make the move
866                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
867
868                 // Step extra. pv search
869                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
870                 // and for fail high research (value > alpha)
871                 if (i < MultiPV || value > alpha)
872                 {
873                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
874                     if (MultiPV > 1)
875                         alpha = -VALUE_INFINITE;
876
877                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
878                     value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
879                 }
880                 else
881                 {
882                     // Step 14. Reduced search
883                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
884                     bool doFullDepthSearch = true;
885
886                     if (    depth >= 3 * OnePly
887                         && !dangerous
888                         && !captureOrPromotion
889                         && !move_is_castle(move))
890                     {
891                         ss[0].reduction = pv_reduction(depth, i - MultiPV + 2);
892                         if (ss[0].reduction)
893                         {
894                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
895                             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[0].reduction, 1, true, 0);
896                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
897                         }
898                     }
899
900                     // Step 15. Full depth search
901                     if (doFullDepthSearch)
902                     {
903                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
904                         ss[0].reduction = Depth(0);
905                         value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
906
907                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
908                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
909                         if (value > alpha)
910                             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
911                     }
912                 }
913
914                 // Step 16. Undo move
915                 pos.undo_move(move);
916
917                 // Can we exit fail high loop ?
918                 if (AbortSearch || value < beta)
919                     break;
920
921                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
922                 // the score before research in case we run out of time while researching.
923                 rml.set_move_score(i, value);
924                 update_pv(ss, 0);
925                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
926                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
927
928                 // Print information to the standard output
929                 print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
930
931                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
932                 researchCount++;
933                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCount), VALUE_INFINITE);
934
935             } // End of fail high loop
936
937             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
938             // was aborted because the user interrupted the search or because we
939             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
940             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
941             // move and/or PV.
942             if (AbortSearch)
943                 break;
944
945             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
946             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
947             int64_t our, their;
948             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
949             rml.set_beta_counters(i, our, their);
950             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
951
952             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
953             assert(value < beta);
954
955             // Step 17. Check for new best move
956             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
957                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
958             else
959             {
960                 // PV move or new best move!
961
962                 // Update PV
963                 rml.set_move_score(i, value);
964                 update_pv(ss, 0);
965                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
966                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
967
968                 if (MultiPV == 1)
969                 {
970                     // We record how often the best move has been changed in each
971                     // iteration. This information is used for time managment: When
972                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
973                     if (i > 0)
974                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
975
976                     // Print information to the standard output
977                     print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
978
979                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
980                     if (value > alpha)
981                         alpha = value;
982                 }
983                 else // MultiPV > 1
984                 {
985                     rml.sort_multipv(i);
986                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
987                     {
988                         cout << "info multipv " << j + 1
989                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
990                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
991                              << " time " << current_search_time()
992                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
993                              << " nps " << nps()
994                              << " pv ";
995
996                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
997                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
998
999                         cout << endl;
1000                     }
1001                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
1002                 }
1003             } // PV move or new best move
1004
1005             assert(alpha >= *alphaPtr);
1006
1007             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
1008
1009             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
1010                 StopOnPonderhit = false;
1011         }
1012
1013         // Can we exit fail low loop ?
1014         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
1015             break;
1016
1017         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1018         researchCount++;
1019         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCount), -VALUE_INFINITE);
1020
1021     } // Fail low loop
1022
1023     // Sort the moves before to return
1024     rml.sort();
1025
1026     return alpha;
1027   }
1028
1029
1030   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1031
1032   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1033                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1034
1035     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1036     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1037     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1038     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1039
1040     Move movesSearched[256];
1041     EvalInfo ei;
1042     StateInfo st;
1043     const TTEntry* tte;
1044     Move ttMove, move;
1045     Depth ext, newDepth;
1046     Value bestValue, value, oldAlpha;
1047     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1048     bool mateThreat = false;
1049     int moveCount = 0;
1050     bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1051
1052     if (depth < OnePly)
1053         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1054
1055     // Step 1. Initialize node and poll
1056     // Polling can abort search.
1057     init_node(ss, ply, threadID);
1058
1059     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1060     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1061         return Value(0);
1062
1063     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1064         return VALUE_DRAW;
1065
1066     // Step 3. Mate distance pruning
1067     oldAlpha = alpha;
1068     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1069     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1070     if (alpha >= beta)
1071         return alpha;
1072
1073     // Step 4. Transposition table lookup
1074     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1075     // This is to avoid problems in the following areas:
1076     //
1077     // * Repetition draw detection
1078     // * Fifty move rule detection
1079     // * Searching for a mate
1080     // * Printing of full PV line
1081     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1082     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1083
1084     // Step 5. Evaluate the position statically
1085     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1086     isCheck = pos.is_check();
1087     if (!isCheck)
1088     {
1089         ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1090         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1091     }
1092
1093     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1094     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1095     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1096
1097     // Step 9. Internal iterative deepening
1098     if (   depth >= IIDDepthAtPVNodes
1099         && ttMove == MOVE_NONE)
1100     {
1101         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1102         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1103         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1104     }
1105
1106     // Step 10. Loop through moves
1107     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1108
1109     // Initialize a MovePicker object for the current position
1110     mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1111     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1112     CheckInfo ci(pos);
1113
1114     while (   alpha < beta
1115            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1116            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1117     {
1118       assert(move_is_ok(move));
1119
1120       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1121       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1122       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1123
1124       // Step 11. Decide the new search depth
1125       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1126
1127       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1128       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1129       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1130       if (   depth >= SingularExtensionDepthAtPVNodes
1131           && tte
1132           && move == tte->move()
1133           && ext < OnePly
1134           && is_lower_bound(tte->type())
1135           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1136       {
1137           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1138
1139           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1140           {
1141               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingularExtensionMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1142
1143               if (excValue < ttValue - SingularExtensionMargin)
1144                   ext = OnePly;
1145           }
1146       }
1147
1148       newDepth = depth - OnePly + ext;
1149
1150       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1151       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1152
1153       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1154
1155       // Step 13. Make the move
1156       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1157
1158       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1159       // The first move in list is the expected PV
1160       if (moveCount == 1)
1161           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1162       else
1163       {
1164         // Step 14. Reduced search
1165         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1166         bool doFullDepthSearch = true;
1167
1168         if (    depth >= 3 * OnePly
1169             && !dangerous
1170             && !captureOrPromotion
1171             && !move_is_castle(move)
1172             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1173         {
1174             ss[ply].reduction = pv_reduction(depth, moveCount);
1175             if (ss[ply].reduction)
1176             {
1177                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1178                 doFullDepthSearch = (value > alpha);
1179             }
1180         }
1181
1182         // Step 15. Full depth search
1183         if (doFullDepthSearch)
1184         {
1185             ss[ply].reduction = Depth(0);
1186             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1187
1188             // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1189             if (value > alpha && value < beta)
1190                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1191         }
1192       }
1193
1194       // Step 16. Undo move
1195       pos.undo_move(move);
1196
1197       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1198
1199       // Step 17. Check for new best move
1200       if (value > bestValue)
1201       {
1202           bestValue = value;
1203           if (value > alpha)
1204           {
1205               alpha = value;
1206               update_pv(ss, ply);
1207               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1208                   ss[ply].mateKiller = move;
1209           }
1210       }
1211
1212       // Step 18. Check for split
1213       if (   TM.active_threads() > 1
1214           && bestValue < beta
1215           && depth >= MinimumSplitDepth
1216           && Iteration <= 99
1217           && TM.available_thread_exists(threadID)
1218           && !AbortSearch
1219           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1220           && TM.split(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue,
1221                       depth, mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, true))
1222           break;
1223     }
1224
1225     // Step 19. Check for mate and stalemate
1226     // All legal moves have been searched and if there were
1227     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1228     if (moveCount == 0)
1229         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1230
1231     // Step 20. Update tables
1232     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1233     // history counters, and killer moves.
1234     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1235         return bestValue;
1236
1237     if (bestValue <= oldAlpha)
1238         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1239
1240     else if (bestValue >= beta)
1241     {
1242         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1243         move = ss[ply].pv[ply];
1244         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1245         {
1246             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1247             update_killers(move, ss[ply]);
1248         }
1249         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1250     }
1251     else
1252         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1253
1254     return bestValue;
1255   }
1256
1257
1258   // search() is the search function for zero-width nodes.
1259
1260   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1261                int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1262
1263     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1264     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1265     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1266
1267     Move movesSearched[256];
1268     EvalInfo ei;
1269     StateInfo st;
1270     const TTEntry* tte;
1271     Move ttMove, move;
1272     Depth ext, newDepth;
1273     Value bestValue, refinedValue, nullValue, value, futilityValueScaled;
1274     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1275     bool mateThreat = false;
1276     int moveCount = 0;
1277     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1278
1279     if (depth < OnePly)
1280         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1281
1282     // Step 1. Initialize node and poll
1283     // Polling can abort search.
1284     init_node(ss, ply, threadID);
1285
1286     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1287     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1288         return Value(0);
1289
1290     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1291         return VALUE_DRAW;
1292
1293     // Step 3. Mate distance pruning
1294     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1295         return beta;
1296
1297     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1298         return beta - 1;
1299
1300     // Step 4. Transposition table lookup
1301
1302     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1303     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1304     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1305
1306     tte = TT.retrieve(posKey);
1307     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1308
1309     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1310     {
1311         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1312         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1313     }
1314
1315     // Step 5. Evaluate the position statically
1316     isCheck = pos.is_check();
1317
1318     if (!isCheck)
1319     {
1320         if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1321             ss[ply].eval = value_from_tt(tte->value(), ply);
1322         else
1323             ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1324
1325         refinedValue = refine_eval(tte, ss[ply].eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1326         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1327     }
1328
1329     // Step 6. Razoring
1330     if (   !value_is_mate(beta)
1331         && !isCheck
1332         && depth < RazorDepth
1333         && refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1334         && ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1335         && ttMove == MOVE_NONE
1336         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1337     {
1338         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1339         Value v = qsearch(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1340         if (v < rbeta)
1341             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1342             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1343             return v;
1344     }
1345
1346     // Step 7. Static null move pruning
1347     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1348     // the score by more than fuility_margin(depth) if we do a null move.
1349     if (  !isCheck
1350         && allowNullmove
1351         && depth < RazorDepth
1352         && refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta)
1353         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1354
1355     // Step 8. Null move search with verification search
1356     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1357     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1358     // NullMoveMargin under beta.
1359     if (    allowNullmove
1360         &&  depth > OnePly
1361         && !isCheck
1362         && !value_is_mate(beta)
1363         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1364         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0))
1365     {
1366         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1367
1368         pos.do_null_move(st);
1369
1370         // Null move dynamic reduction based on depth
1371         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1372
1373         // Null move dynamic reduction based on value
1374         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1375             R++;
1376
1377         nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1378
1379         pos.undo_null_move();
1380
1381         if (nullValue >= beta)
1382         {
1383             if (depth < 6 * OnePly)
1384                 return beta;
1385
1386             // Do zugzwang verification search
1387             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1388             if (v >= beta)
1389                 return beta;
1390         } else {
1391             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1392             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1393             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1394             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1395             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1396             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1397             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1398                 mateThreat = true;
1399
1400             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1401             if (   depth < ThreatDepth
1402                 && ss[ply - 1].reduction
1403                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1404                 return beta - 1;
1405         }
1406     }
1407
1408     // Step 9. Internal iterative deepening
1409     if (   depth >= IIDDepthAtNonPVNodes
1410         && ttMove == MOVE_NONE
1411         && !isCheck
1412         && ss[ply].eval >= beta - IIDMargin)
1413     {
1414         search(pos, ss, beta, depth/2, ply, false, threadID);
1415         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1416         tte = TT.retrieve(posKey);
1417     }
1418
1419     // Step 10. Loop through moves
1420     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1421
1422     // Initialize a MovePicker object for the current position
1423     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply], beta);
1424     CheckInfo ci(pos);
1425
1426     while (   bestValue < beta
1427            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1428            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1429     {
1430       assert(move_is_ok(move));
1431
1432       if (move == excludedMove)
1433           continue;
1434
1435       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1436       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1437       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1438
1439       // Step 11. Decide the new search depth
1440       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1441
1442       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1443       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1444       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1445       if (   depth >= SingularExtensionDepthAtNonPVNodes
1446           && tte
1447           && move == tte->move()
1448           && !excludedMove // Do not allow recursive single-reply search
1449           && ext < OnePly
1450           && is_lower_bound(tte->type())
1451           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1452       {
1453           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1454
1455           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1456           {
1457               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingularExtensionMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1458
1459               if (excValue < ttValue - SingularExtensionMargin)
1460                   ext = OnePly;
1461           }
1462       }
1463
1464       newDepth = depth - OnePly + ext;
1465
1466       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1467       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1468
1469       // Step 12. Futility pruning
1470       if (   !isCheck
1471           && !dangerous
1472           && !captureOrPromotion
1473           && !move_is_castle(move)
1474           &&  move != ttMove)
1475       {
1476           // Move count based pruning
1477           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1478               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1479               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1480               continue;
1481
1482           // Value based pruning
1483           Depth predictedDepth = newDepth - nonpv_reduction(depth, moveCount); // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly
1484           futilityValueScaled =  ss[ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1485                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move)) + 45;
1486
1487           if (futilityValueScaled < beta)
1488           {
1489               if (futilityValueScaled > bestValue)
1490                   bestValue = futilityValueScaled;
1491               continue;
1492           }
1493       }
1494
1495       // Step 13. Make the move
1496       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1497
1498       // Step 14. Reduced search
1499       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1500       bool doFullDepthSearch = true;
1501
1502       if (    depth >= 3*OnePly
1503           && !dangerous
1504           && !captureOrPromotion
1505           && !move_is_castle(move)
1506           && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1507       {
1508           ss[ply].reduction = nonpv_reduction(depth, moveCount);
1509           if (ss[ply].reduction)
1510           {
1511               value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1512               doFullDepthSearch = (value >= beta);
1513           }
1514       }
1515
1516       // Step 15. Full depth search
1517       if (doFullDepthSearch)
1518       {
1519           ss[ply].reduction = Depth(0);
1520           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1521       }
1522
1523       // Step 16. Undo move
1524       pos.undo_move(move);
1525
1526       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1527
1528       // Step 17. Check for new best move
1529       if (value > bestValue)
1530       {
1531           bestValue = value;
1532           if (value >= beta)
1533               update_pv(ss, ply);
1534
1535           if (value == value_mate_in(ply + 1))
1536               ss[ply].mateKiller = move;
1537       }
1538
1539       // Step 18. Check for split
1540       if (   TM.active_threads() > 1
1541           && bestValue < beta
1542           && depth >= MinimumSplitDepth
1543           && Iteration <= 99
1544           && TM.available_thread_exists(threadID)
1545           && !AbortSearch
1546           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1547           && TM.split(pos, ss, ply, NULL, beta, &bestValue,
1548                       depth, mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, false))
1549           break;
1550     }
1551
1552     // Step 19. Check for mate and stalemate
1553     // All legal moves have been searched and if there were
1554     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1555     // If one move was excluded return fail low.
1556     if (!moveCount)
1557         return excludedMove ? beta - 1 : (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1558
1559     // Step 20. Update tables
1560     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1561     // history counters, and killer moves.
1562     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1563         return bestValue;
1564
1565     if (bestValue < beta)
1566         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1567     else
1568     {
1569         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1570         move = ss[ply].pv[ply];
1571         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1572         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1573         {
1574             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1575             update_killers(move, ss[ply]);
1576         }
1577
1578     }
1579
1580     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1581
1582     return bestValue;
1583   }
1584
1585
1586   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1587   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1588   // less than OnePly).
1589
1590   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1591                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1592
1593     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1594     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1595     assert(depth <= 0);
1596     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1597     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1598
1599     EvalInfo ei;
1600     StateInfo st;
1601     Move ttMove, move;
1602     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1603     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1604     const TTEntry* tte = NULL;
1605     int moveCount = 0;
1606     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1607     Value oldAlpha = alpha;
1608
1609     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1610     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1611     init_node(ss, ply, threadID);
1612
1613     // After init_node() that calls poll()
1614     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1615         return Value(0);
1616
1617     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1618         return VALUE_DRAW;
1619
1620     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1621     // pruning, but only for move ordering.
1622     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1623     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1624
1625     if (!pvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1626     {
1627         assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1628
1629         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1630         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1631     }
1632
1633     isCheck = pos.is_check();
1634
1635     // Evaluate the position statically
1636     if (isCheck)
1637         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1638     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1639         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1640     else
1641         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1642
1643     if (!isCheck)
1644     {
1645         ss[ply].eval = staticValue;
1646         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1647     }
1648
1649     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1650     // at least beta.
1651     bestValue = staticValue;
1652
1653     if (bestValue >= beta)
1654     {
1655         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1656         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] == 0)
1657             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1658
1659         return bestValue;
1660     }
1661
1662     if (bestValue > alpha)
1663         alpha = bestValue;
1664
1665     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1666     bool deepChecks = depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8;
1667
1668     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1669     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1670     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1671     // and we are near beta) will be generated.
1672     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1673     CheckInfo ci(pos);
1674     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1675     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.futilityMargin[pos.side_to_move()];
1676
1677     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1678     // occurs.
1679     while (   alpha < beta
1680            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1681     {
1682       assert(move_is_ok(move));
1683
1684       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1685
1686       // Update current move
1687       moveCount++;
1688       ss[ply].currentMove = move;
1689
1690       // Futility pruning
1691       if (   enoughMaterial
1692           && !isCheck
1693           && !pvNode
1694           && !moveIsCheck
1695           &&  move != ttMove
1696           && !move_is_promotion(move)
1697           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1698       {
1699           futilityValue =  futilityBase
1700                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1701                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1702
1703           if (futilityValue < alpha)
1704           {
1705               if (futilityValue > bestValue)
1706                   bestValue = futilityValue;
1707               continue;
1708           }
1709       }
1710
1711       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1712       evasionPrunable =   isCheck
1713                        && bestValue != -VALUE_INFINITE
1714                        && !pos.move_is_capture(move)
1715                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1716                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1717
1718       // Don't search moves with negative SEE values
1719       if (   (!isCheck || evasionPrunable)
1720           && !pvNode
1721           &&  move != ttMove
1722           && !move_is_promotion(move)
1723           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1724           continue;
1725
1726       // Make and search the move
1727       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1728       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1729       pos.undo_move(move);
1730
1731       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1732
1733       // New best move?
1734       if (value > bestValue)
1735       {
1736           bestValue = value;
1737           if (value > alpha)
1738           {
1739               alpha = value;
1740               update_pv(ss, ply);
1741           }
1742        }
1743     }
1744
1745     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1746     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1747     if (!moveCount && pos.is_check()) // Mate!
1748         return value_mated_in(ply);
1749
1750     // Update transposition table
1751     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1752     if (bestValue <= oldAlpha)
1753     {
1754         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1755         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1756         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1757         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1758     }
1759     else if (bestValue >= beta)
1760     {
1761         move = ss[ply].pv[ply];
1762         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1763
1764         // Update killers only for good checking moves
1765         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1766             update_killers(move, ss[ply]);
1767     }
1768     else
1769         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss[ply].pv[ply]);
1770
1771     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1772
1773     return bestValue;
1774   }
1775
1776
1777   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1778   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1779   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1780   // table, done a null move search, and searched the first move before
1781   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1782   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1783   // care of after we return from the split point.
1784
1785   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1786
1787     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1788     assert(TM.active_threads() > 1);
1789
1790     StateInfo st;
1791     Move move;
1792     Depth ext, newDepth;
1793     Value value, futilityValueScaled;
1794     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1795     int moveCount;
1796     value = -VALUE_INFINITE;
1797
1798     Position pos(*sp->pos);
1799     CheckInfo ci(pos);
1800     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1801     isCheck = pos.is_check();
1802
1803     // Step 10. Loop through moves
1804     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1805     lock_grab(&(sp->lock));
1806
1807     while (    sp->bestValue < sp->beta
1808            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1809            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1810     {
1811       moveCount = ++sp->moves;
1812       lock_release(&(sp->lock));
1813
1814       assert(move_is_ok(move));
1815
1816       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1817       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1818
1819       // Step 11. Decide the new search depth
1820       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1821       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1822
1823       // Update current move
1824       ss[sp->ply].currentMove = move;
1825
1826       // Step 12. Futility pruning
1827       if (   !isCheck
1828           && !dangerous
1829           && !captureOrPromotion
1830           && !move_is_castle(move))
1831       {
1832           // Move count based pruning
1833           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1834               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
1835               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1836           {
1837               lock_grab(&(sp->lock));
1838               continue;
1839           }
1840
1841           // Value based pruning
1842           Depth predictedDepth = newDepth - nonpv_reduction(sp->depth, moveCount);
1843           futilityValueScaled =  ss[sp->ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1844                                      + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move)) + 45;
1845
1846           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1847           {
1848               lock_grab(&(sp->lock));
1849
1850               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1851                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1852               continue;
1853           }
1854       }
1855
1856       // Step 13. Make the move
1857       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1858
1859       // Step 14. Reduced search
1860       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1861       bool doFullDepthSearch = true;
1862
1863       if (   !dangerous
1864           && !captureOrPromotion
1865           && !move_is_castle(move)
1866           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1867       {
1868           ss[sp->ply].reduction = nonpv_reduction(sp->depth, moveCount);
1869           if (ss[sp->ply].reduction)
1870           {
1871               value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1872               doFullDepthSearch = (value >= sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID));
1873           }
1874       }
1875
1876       // Step 15. Full depth search
1877       if (doFullDepthSearch)
1878       {
1879           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1880           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1881       }
1882
1883       // Step 16. Undo move
1884       pos.undo_move(move);
1885
1886       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1887
1888       // Step 17. Check for new best move
1889       lock_grab(&(sp->lock));
1890
1891       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1892       {
1893           sp->bestValue = value;
1894           if (sp->bestValue >= sp->beta)
1895           {
1896               sp->stopRequest = true;
1897               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1898           }
1899       }
1900     }
1901
1902     /* Here we have the lock still grabbed */
1903
1904     sp->slaves[threadID] = 0;
1905     sp->cpus--;
1906
1907     lock_release(&(sp->lock));
1908   }
1909
1910
1911   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1912   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1913   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1914   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1915   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1916   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
1917   // after we return from the split point.
1918
1919   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
1920
1921     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1922     assert(TM.active_threads() > 1);
1923
1924     StateInfo st;
1925     Move move;
1926     Depth ext, newDepth;
1927     Value value;
1928     bool moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1929     int moveCount;
1930     value = -VALUE_INFINITE;
1931
1932     Position pos(*sp->pos);
1933     CheckInfo ci(pos);
1934     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1935
1936     // Step 10. Loop through moves
1937     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1938     lock_grab(&(sp->lock));
1939
1940     while (    sp->alpha < sp->beta
1941            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1942            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1943     {
1944       moveCount = ++sp->moves;
1945       lock_release(&(sp->lock));
1946
1947       assert(move_is_ok(move));
1948
1949       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1950       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1951
1952       // Step 11. Decide the new search depth
1953       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1954       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1955
1956       // Update current move
1957       ss[sp->ply].currentMove = move;
1958
1959       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1960
1961       // Step 13. Make the move
1962       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1963
1964       // Step 14. Reduced search
1965       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1966       bool doFullDepthSearch = true;
1967
1968       if (   !dangerous
1969           && !captureOrPromotion
1970           && !move_is_castle(move)
1971           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1972       {
1973           ss[sp->ply].reduction = pv_reduction(sp->depth, moveCount);
1974           if (ss[sp->ply].reduction)
1975           {
1976               Value localAlpha = sp->alpha;
1977               value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1978               doFullDepthSearch = (value > localAlpha && !TM.thread_should_stop(threadID));
1979           }
1980       }
1981
1982       // Step 15. Full depth search
1983       if (doFullDepthSearch)
1984       {
1985           Value localAlpha = sp->alpha;
1986           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1987           value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1988
1989           if (value > localAlpha && value < sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID))
1990           {
1991               // If another thread has failed high then sp->alpha has been increased
1992               // to be higher or equal then beta, if so, avoid to start a PV search.
1993               localAlpha = sp->alpha;
1994               if (localAlpha < sp->beta)
1995                   value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
1996           }
1997       }
1998
1999       // Step 16. Undo move
2000       pos.undo_move(move);
2001
2002       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
2003
2004       // Step 17. Check for new best move
2005       lock_grab(&(sp->lock));
2006
2007       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
2008       {
2009           sp->bestValue = value;
2010           if (value > sp->alpha)
2011           {
2012               // Ask threads to stop before to modify sp->alpha
2013               if (value >= sp->beta)
2014                   sp->stopRequest = true;
2015
2016               sp->alpha = value;
2017
2018               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
2019               if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
2020                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
2021           }
2022       }
2023     }
2024
2025     /* Here we have the lock still grabbed */
2026
2027     sp->slaves[threadID] = 0;
2028     sp->cpus--;
2029
2030     lock_release(&(sp->lock));
2031   }
2032
2033
2034   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2035   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the
2036   // search stack object corresponding to the current node. Once every
2037   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2038   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2039
2040   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2041
2042     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2043     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
2044
2045     TM.incrementNodeCounter(threadID);
2046
2047     if (threadID == 0)
2048     {
2049         NodesSincePoll++;
2050         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
2051         {
2052             poll(ss, ply);
2053             NodesSincePoll = 0;
2054         }
2055     }
2056     ss[ply].init(ply);
2057     ss[ply + 2].initKillers();
2058   }
2059
2060
2061   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
2062   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
2063   // current node.
2064
2065   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2066
2067     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2068
2069     int p;
2070
2071     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2072
2073     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2074         ss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2075
2076     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2077   }
2078
2079
2080   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
2081   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2082   // the PV at the parent node.
2083
2084   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
2085
2086     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2087
2088     int p;
2089
2090     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2091
2092     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2093         ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2094
2095     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2096   }
2097
2098
2099   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2100   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2101   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
2102   // to be the move that was made to reach the current position, while the
2103   // second move is assumed to be a move from the current position.
2104
2105   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
2106
2107     Square f1, t1, f2, t2;
2108     Piece p;
2109
2110     assert(move_is_ok(m1));
2111     assert(move_is_ok(m2));
2112
2113     if (m2 == MOVE_NONE)
2114         return false;
2115
2116     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
2117     f2 = move_from(m2);
2118     t1 = move_to(m1);
2119     if (f2 == t1)
2120         return true;
2121
2122     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
2123     t2 = move_to(m2);
2124     f1 = move_from(m1);
2125     if (t2 == f1)
2126         return true;
2127
2128     // Case 3: Moving through the vacated square
2129     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
2130         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2131       return true;
2132
2133     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
2134     p = pos.piece_on(t1);
2135     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
2136         return true;
2137
2138     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
2139     if (    piece_is_slider(p)
2140         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
2141         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
2142     {
2143         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
2144         // move is the opposite of the checking piece.
2145         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
2146         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
2147
2148         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
2149             return true;
2150     }
2151     return false;
2152   }
2153
2154
2155   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2156   // eventually compensated for the ply.
2157
2158   bool value_is_mate(Value value) {
2159
2160     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2161
2162     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2163           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2164   }
2165
2166
2167   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2168   // killer moves of that ply.
2169
2170   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2171
2172       const Move* k = ss.killers;
2173       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2174           if (*k == m)
2175               return true;
2176
2177       return false;
2178   }
2179
2180
2181   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2182   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
2183   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2184   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2185   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2186   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2187
2188   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool captureOrPromotion,
2189                   bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2190
2191     assert(m != MOVE_NONE);
2192
2193     Depth result = Depth(0);
2194     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
2195
2196     if (*dangerous)
2197     {
2198         if (moveIsCheck)
2199             result += CheckExtension[pvNode];
2200
2201         if (singleEvasion)
2202             result += SingleEvasionExtension[pvNode];
2203
2204         if (mateThreat)
2205             result += MateThreatExtension[pvNode];
2206     }
2207
2208     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2209     {
2210         Color c = pos.side_to_move();
2211         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2212         {
2213             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2214             *dangerous = true;
2215         }
2216         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2217         {
2218             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2219             *dangerous = true;
2220         }
2221     }
2222
2223     if (   captureOrPromotion
2224         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2225         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2226             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2227         && !move_is_promotion(m)
2228         && !move_is_ep(m))
2229     {
2230         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2231         *dangerous = true;
2232     }
2233
2234     if (   pvNode
2235         && captureOrPromotion
2236         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2237         && pos.see_sign(m) >= 0)
2238     {
2239         result += OnePly/2;
2240         *dangerous = true;
2241     }
2242
2243     return Min(result, OnePly);
2244   }
2245
2246
2247   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2248   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
2249   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2250   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
2251   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
2252   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2253   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2254
2255   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2256
2257     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2258   }
2259
2260
2261   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
2262   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2263   // candidates for pruning.
2264
2265   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2266
2267     assert(move_is_ok(m));
2268     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2269     assert(!pos.move_is_check(m));
2270     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2271     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2272
2273     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2274
2275     // Prune if there isn't any threat move
2276     if (threat == MOVE_NONE)
2277         return true;
2278
2279     mfrom = move_from(m);
2280     mto = move_to(m);
2281     tfrom = move_from(threat);
2282     tto = move_to(threat);
2283
2284     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2285     if (mfrom == tto)
2286         return false;
2287
2288     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2289     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2290     if (   pos.move_is_capture(threat)
2291         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2292             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2293         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2294         return false;
2295
2296     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2297     // prune safe moves which block its ray.
2298     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2299         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2300         && pos.see_sign(m) >= 0)
2301         return false;
2302
2303     return true;
2304   }
2305
2306
2307   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2308   // can be used at a given point in search.
2309
2310   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2311
2312     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2313
2314     return   (   tte->depth() >= depth
2315               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2316               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2317
2318           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2319               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2320   }
2321
2322
2323   // refine_eval() returns the transposition table score if
2324   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2325
2326   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2327
2328       if (!tte)
2329           return defaultEval;
2330
2331       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2332
2333       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2334           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2335           return v;
2336
2337       return defaultEval;
2338   }
2339
2340
2341   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2342   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2343
2344   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2345                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2346
2347     Move m;
2348
2349     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2350
2351     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2352     {
2353         m = movesSearched[i];
2354
2355         assert(m != move);
2356
2357         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2358             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2359     }
2360   }
2361
2362
2363   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2364   // among the killer moves of that ply.
2365
2366   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2367
2368     if (m == ss.killers[0])
2369         return;
2370
2371     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2372         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2373
2374     ss.killers[0] = m;
2375   }
2376
2377
2378   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2379   // the static position evaluation before and after the move.
2380
2381   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2382
2383     if (   m != MOVE_NULL
2384         && before != VALUE_NONE
2385         && after != VALUE_NONE
2386         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2387         && !move_is_castle(m)
2388         && !move_is_promotion(m))
2389         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2390   }
2391
2392
2393   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2394   // since the beginning of the current search.
2395
2396   int current_search_time() {
2397
2398     return get_system_time() - SearchStartTime;
2399   }
2400
2401
2402   // nps() computes the current nodes/second count.
2403
2404   int nps() {
2405
2406     int t = current_search_time();
2407     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2408   }
2409
2410
2411   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2412   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2413   // search.
2414
2415   void poll(SearchStack ss[], int ply) {
2416
2417     static int lastInfoTime;
2418     int t = current_search_time();
2419
2420     //  Poll for input
2421     if (Bioskey())
2422     {
2423         // We are line oriented, don't read single chars
2424         std::string command;
2425
2426         if (!std::getline(std::cin, command))
2427             command = "quit";
2428
2429         if (command == "quit")
2430         {
2431             AbortSearch = true;
2432             PonderSearch = false;
2433             Quit = true;
2434             return;
2435         }
2436         else if (command == "stop")
2437         {
2438             AbortSearch = true;
2439             PonderSearch = false;
2440         }
2441         else if (command == "ponderhit")
2442             ponderhit();
2443     }
2444
2445     // Print search information
2446     if (t < 1000)
2447         lastInfoTime = 0;
2448
2449     else if (lastInfoTime > t)
2450         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2451         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2452         lastInfoTime = 0;
2453
2454     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2455     {
2456         lastInfoTime = t;
2457
2458         if (dbg_show_mean)
2459             dbg_print_mean();
2460
2461         if (dbg_show_hit_rate)
2462             dbg_print_hit_rate();
2463
2464         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2465              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2466
2467         // We only support current line printing in single thread mode
2468         if (ShowCurrentLine && TM.active_threads() == 1)
2469         {
2470             cout << "info currline";
2471             for (int p = 0; p < ply; p++)
2472                 cout << " " << ss[p].currentMove;
2473
2474             cout << endl;
2475         }
2476     }
2477
2478     // Should we stop the search?
2479     if (PonderSearch)
2480         return;
2481
2482     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2483                            && !AspirationFailLow
2484                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2485
2486     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2487                      || stillAtFirstMove;
2488
2489     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2490         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2491         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2492         AbortSearch = true;
2493   }
2494
2495
2496   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2497   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2498   // it correctly predicted the opponent's move.
2499
2500   void ponderhit() {
2501
2502     int t = current_search_time();
2503     PonderSearch = false;
2504
2505     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2506                            && !AspirationFailLow
2507                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2508
2509     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2510                      || stillAtFirstMove;
2511
2512     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2513         AbortSearch = true;
2514   }
2515
2516
2517   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2518
2519   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2520
2521     for (int i = 0; i < 3; i++)
2522     {
2523         ss[i].init(i);
2524         ss[i].initKillers();
2525     }
2526   }
2527
2528
2529   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2530   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2531   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2532   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2533   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2534   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2535
2536   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2537
2538     std::string command;
2539
2540     while (true)
2541     {
2542         if (!std::getline(std::cin, command))
2543             command = "quit";
2544
2545         if (command == "quit")
2546         {
2547             Quit = true;
2548             break;
2549         }
2550         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2551             break;
2552     }
2553   }
2554
2555
2556   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2557   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2558
2559   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2560
2561     cout << "info depth " << Iteration
2562          << " score " << value_to_string(value)
2563          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
2564             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
2565          << " time "  << current_search_time()
2566          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2567          << " nps "   << nps()
2568          << " pv ";
2569
2570     for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
2571         cout << ss[0].pv[j] << " ";
2572
2573     cout << endl;
2574
2575     if (UseLogFile)
2576     {
2577         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
2578             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
2579
2580         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2581                              TM.nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
2582     }
2583   }
2584
2585
2586   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2587   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2588   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2589   // threads and one for Windows threads.
2590
2591 #if !defined(_MSC_VER)
2592
2593   void* init_thread(void *threadID) {
2594
2595     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2596     return NULL;
2597   }
2598
2599 #else
2600
2601   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2602
2603     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2604     return 0;
2605   }
2606
2607 #endif
2608
2609
2610   /// The ThreadsManager class
2611
2612   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2613   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2614   // counters used to sort the moves at root.
2615
2616   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2617
2618     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2619         threads[i].nodes = 0ULL;
2620   }
2621
2622   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2623
2624     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2625         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2626   }
2627
2628   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2629
2630     int64_t result = 0ULL;
2631     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2632         result += threads[i].nodes;
2633
2634     return result;
2635   }
2636
2637   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2638
2639     our = their = 0UL;
2640     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2641     {
2642         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2643         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2644     }
2645   }
2646
2647
2648   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2649   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2650   // object for which the current thread is the master.
2651
2652   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp) {
2653
2654     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2655
2656     while (true)
2657     {
2658         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2659         // master should exit as last one.
2660         if (AllThreadsShouldExit)
2661         {
2662             assert(!waitSp);
2663             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2664             return;
2665         }
2666
2667         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2668         // instead of wasting CPU time polling for work.
2669         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2670         {
2671             assert(!waitSp);
2672             assert(threadID != 0);
2673             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2674
2675 #if !defined(_MSC_VER)
2676             lock_grab(&WaitLock);
2677             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2678                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2679             lock_release(&WaitLock);
2680 #else
2681             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2682 #endif
2683         }
2684
2685         // If thread has just woken up, mark it as available
2686         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2687             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2688
2689         // If this thread has been assigned work, launch a search
2690         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2691         {
2692             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2693
2694             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2695
2696             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2697                 sp_search_pv(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2698             else
2699                 sp_search(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2700
2701             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2702
2703             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2704         }
2705
2706         // If this thread is the master of a split point and all threads have
2707         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2708         if (waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2709         {
2710             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2711
2712             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2713             return;
2714         }
2715     }
2716   }
2717
2718
2719   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2720   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2721   // objects.
2722
2723   void ThreadsManager::init_threads() {
2724
2725     volatile int i;
2726     bool ok;
2727
2728 #if !defined(_MSC_VER)
2729     pthread_t pthread[1];
2730 #endif
2731
2732     // Initialize global locks
2733     lock_init(&MPLock, NULL);
2734     lock_init(&WaitLock, NULL);
2735
2736 #if !defined(_MSC_VER)
2737     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2738 #else
2739     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2740         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2741 #endif
2742
2743     // Initialize SplitPointStack locks
2744     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2745         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2746         {
2747             SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2748             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2749         }
2750
2751     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2752     AllThreadsShouldExit = false;
2753
2754     // Threads will be put to sleep as soon as created
2755     AllThreadsShouldSleep = true;
2756
2757     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2758     ActiveThreads = 1;
2759     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2760     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2761         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2762
2763     // Launch the helper threads
2764     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2765     {
2766
2767 #if !defined(_MSC_VER)
2768         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2769 #else
2770         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2771 #endif
2772
2773         if (!ok)
2774         {
2775             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2776             Application::exit_with_failure();
2777         }
2778
2779         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2780         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING);
2781     }
2782   }
2783
2784
2785   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2786   // helper threads exit cleanly.
2787
2788   void ThreadsManager::exit_threads() {
2789
2790     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2791     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2792     wake_sleeping_threads();
2793
2794     // This makes the threads to exit idle_loop()
2795     AllThreadsShouldExit = true;
2796
2797     // Wait for thread termination
2798     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2799         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED);
2800
2801     // Now we can safely destroy the locks
2802     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2803         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2804             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2805
2806     lock_destroy(&WaitLock);
2807     lock_destroy(&MPLock);
2808   }
2809
2810
2811   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2812   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2813   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2814
2815   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2816
2817     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2818
2819     SplitPoint* sp;
2820
2821     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent);
2822     return sp != NULL;
2823   }
2824
2825
2826   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2827   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2828   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2829   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2830   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2831   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2832   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2833
2834   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2835
2836     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2837     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2838     assert(ActiveThreads > 1);
2839
2840     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2841         return false;
2842
2843     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2844     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2845
2846     if (localActiveSplitPoints == 0)
2847         // No active split points means that the thread is available as
2848         // a slave for any other thread.
2849         return true;
2850
2851     if (ActiveThreads == 2)
2852         return true;
2853
2854     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2855     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2856     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2857     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2858         return true;
2859
2860     return false;
2861   }
2862
2863
2864   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2865   // a slave for the thread with threadID "master".
2866
2867   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2868
2869     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2870     assert(ActiveThreads > 1);
2871
2872     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2873         if (thread_is_available(i, master))
2874             return true;
2875
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 ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
2893              Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
2894              Depth depth, bool mateThreat, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2895
2896     assert(p.is_ok());
2897     assert(sstck != NULL);
2898     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2899     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2900     assert(   ( pvNode && *bestValue <= *alpha)
2901            || (!pvNode && *bestValue <   beta ));
2902     assert(!pvNode || *alpha < beta);
2903     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2904     assert(depth > Depth(0));
2905     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2906     assert(ActiveThreads > 1);
2907
2908     SplitPoint* splitPoint;
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 (   !available_thread_exists(master)
2915         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2916     {
2917         lock_release(&MPLock);
2918         return false;
2919     }
2920
2921     // Pick the next available split point object from the split point stack
2922     splitPoint = &SplitPointStack[master][threads[master].activeSplitPoints];
2923
2924     // Initialize the split point object
2925     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2926     splitPoint->stopRequest = false;
2927     splitPoint->ply = ply;
2928     splitPoint->depth = depth;
2929     splitPoint->mateThreat = mateThreat;
2930     splitPoint->alpha = pvNode ? *alpha : beta - 1;
2931     splitPoint->beta = beta;
2932     splitPoint->pvNode = pvNode;
2933     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2934     splitPoint->master = master;
2935     splitPoint->mp = mp;
2936     splitPoint->moves = *moves;
2937     splitPoint->cpus = 1;
2938     splitPoint->pos = &p;
2939     splitPoint->parentSstack = sstck;
2940     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2941         splitPoint->slaves[i] = 0;
2942
2943     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2944     threads[master].activeSplitPoints++;
2945
2946     // If we are here it means we are not available
2947     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2948
2949     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2950     for (int i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2951         if (thread_is_available(i, master))
2952         {
2953             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2954             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2955             splitPoint->slaves[i] = 1;
2956             splitPoint->cpus++;
2957         }
2958
2959     assert(splitPoint->cpus > 1);
2960
2961     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2962     lock_release(&MPLock);
2963
2964     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2965     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2966     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2967         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2968         {
2969             memcpy(splitPoint->sstack[i] + ply - 1, sstck + ply - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2970
2971             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2972
2973             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2974         }
2975
2976     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2977     // which it will instantly launch a search, because its state is
2978     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2979     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2980     // loop when all threads have finished their work at this split point
2981     // (i.e. when splitPoint->cpus == 0).
2982     idle_loop(master, splitPoint);
2983
2984     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2985     // finished. Update alpha, beta and bestValue, and return.
2986     lock_grab(&MPLock);
2987
2988     if (pvNode)
2989         *alpha = splitPoint->alpha;
2990
2991     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2992     threads[master].activeSplitPoints--;
2993     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2994
2995     lock_release(&MPLock);
2996     return true;
2997   }
2998
2999
3000   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
3001   // to start a new search from the root.
3002
3003   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
3004
3005     assert(AllThreadsShouldSleep);
3006     assert(ActiveThreads > 0);
3007
3008     AllThreadsShouldSleep = false;
3009
3010     if (ActiveThreads == 1)
3011         return;
3012
3013 #if !defined(_MSC_VER)
3014     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
3015     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
3016     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
3017 #else
3018     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
3019         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
3020 #endif
3021
3022   }
3023
3024
3025   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
3026   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
3027   // finished the job and should be idle.
3028
3029   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
3030
3031     assert(!AllThreadsShouldSleep);
3032
3033     // This makes the threads to go to sleep
3034     AllThreadsShouldSleep = true;
3035   }
3036
3037   /// The RootMoveList class
3038
3039   // RootMoveList c'tor
3040
3041   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
3042
3043     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
3044     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
3045     StateInfo st;
3046     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
3047
3048     // Generate all legal moves
3049     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
3050
3051     // Add each move to the moves[] array
3052     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
3053     {
3054         bool includeMove = includeAllMoves;
3055
3056         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
3057             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
3058
3059         if (!includeMove)
3060             continue;
3061
3062         // Find a quick score for the move
3063         init_ss_array(ss);
3064         pos.do_move(cur->move, st);
3065         moves[count].move = cur->move;
3066         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
3067         moves[count].pv[0] = cur->move;
3068         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
3069         pos.undo_move(cur->move);
3070         count++;
3071     }
3072     sort();
3073   }
3074
3075
3076   // RootMoveList simple methods definitions
3077
3078   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
3079
3080     moves[moveNum].nodes = nodes;
3081     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
3082   }
3083
3084   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
3085
3086     moves[moveNum].ourBeta = our;
3087     moves[moveNum].theirBeta = their;
3088   }
3089
3090   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
3091
3092     int j;
3093
3094     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
3095         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
3096
3097     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
3098   }
3099
3100
3101   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
3102   // iteration.
3103
3104   void RootMoveList::sort() {
3105
3106     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
3107   }
3108
3109
3110   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
3111   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
3112   // correctly in MultiPV mode.
3113
3114   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
3115
3116     int i,j;
3117
3118     for (i = 1; i <= n; i++)
3119     {
3120         RootMove rm = moves[i];
3121         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
3122             moves[j] = moves[j - 1];
3123
3124         moves[j] = rm;
3125     }
3126   }
3127
3128 } // namspace