Do IID also when we already have a ttMove
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "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   enum NodeType { NonPV, PV };
56
57   // Set to true to force running with one thread.
58   // Used for debugging SMP code.
59   const bool FakeSplit = false;
60
61   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
62   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
63   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
64   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
65
66   class ThreadsManager {
67     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
68        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
69        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
70     */
71   public:
72     void init_threads();
73     void exit_threads();
74
75     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
76     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
77     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
78     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
79
80     void resetNodeCounters();
81     void resetBetaCounters();
82     int64_t nodes_searched() const;
83     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
84     bool available_thread_exists(int master) const;
85     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
86     bool thread_should_stop(int threadID) const;
87     void wake_sleeping_threads();
88     void put_threads_to_sleep();
89     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
90
91     template <bool Fake>
92     void split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
93                Depth depth, bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, int master, bool pvNode);
94
95   private:
96     friend void poll();
97
98     int ActiveThreads;
99     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
100     Thread threads[MAX_THREADS];
101     SplitPoint SplitPointStack[MAX_THREADS][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
102
103     Lock MPLock, WaitLock;
104
105 #if !defined(_MSC_VER)
106     pthread_cond_t WaitCond;
107 #else
108     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
109 #endif
110
111   };
112
113
114   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
115   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
116   // in the case of moves which fail low).
117
118   struct RootMove {
119
120     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
121
122     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
123     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
124     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
125     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
126     bool operator<(const RootMove& m) const {
127
128         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
129     }
130
131     Move move;
132     Value score;
133     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
134     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
135   };
136
137
138   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
139   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
140
141   class RootMoveList {
142
143   public:
144     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
145
146     int move_count() const { return count; }
147     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
148     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
149     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
150     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
151     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
152
153     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
154     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
155     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
156     void sort();
157     void sort_multipv(int n);
158
159   private:
160     static const int MaxRootMoves = 500;
161     RootMove moves[MaxRootMoves];
162     int count;
163   };
164
165
166   /// Adjustments
167
168   // Step 6. Razoring
169
170   // Maximum depth for razoring
171   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
172
173   // Dynamic razoring margin based on depth
174   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
175
176   // Step 8. Null move search with verification search
177
178   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
179   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
180   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
181
182   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
183   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
184
185   // Step 9. Internal iterative deepening
186
187   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
188   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 5 * OnePly /* PV */};
189
190   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
191   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
192   const Value IIDMargin = Value(0x100);
193
194   // Step 11. Decide the new search depth
195
196   // Extensions. Configurable UCI options
197   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
198   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
199   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
200
201   // Minimum depth for use of singular extension
202   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 6 * OnePly /* PV */};
203
204   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
205   // remaining ones we will extend it.
206   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
207
208   // Step 12. Futility pruning
209
210   // Futility margin for quiescence search
211   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
212
213   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
214   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
215   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
216
217   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 0)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
218   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
219
220   // Step 14. Reduced search
221
222   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
223   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
224
225   template <NodeType PV>
226   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
227
228   // Common adjustments
229
230   // Search depth at iteration 1
231   const Depth InitialDepth = OnePly;
232
233   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
234   // better than the second best move.
235   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
236
237   // Last seconds noise filtering (LSN)
238   const bool UseLSNFiltering = true;
239   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
240   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
241   bool loseOnTime = false;
242
243
244   /// Global variables
245
246   // Iteration counter
247   int Iteration;
248
249   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
250   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
251   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
252
253   // Search window management
254   int AspirationDelta;
255
256   // MultiPV mode
257   int MultiPV;
258
259   // Time managment variables
260   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
261   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
262   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
263   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
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
287   template <NodeType PvNode>
288   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID,  Move excludedMove = MOVE_NONE);
289
290   template <NodeType PvNode>
291   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
292
293   template <NodeType PvNode>
294   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
295
296   template <NodeType PvNode>
297   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
298
299   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
300   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
301   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
302   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
303   bool value_is_mate(Value value);
304   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
305   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
306   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
307   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
308   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
309   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
310   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
311   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
312
313   int current_search_time();
314   int nps();
315   void poll();
316   void ponderhit();
317   void wait_for_stop_or_ponderhit();
318   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
319   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value);
320
321 #if !defined(_MSC_VER)
322   void *init_thread(void *threadID);
323 #else
324   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
325 #endif
326
327 }
328
329
330 ////
331 //// Functions
332 ////
333
334 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
335 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
336
337 void init_threads() { TM.init_threads(); }
338 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
339 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
340
341
342 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
343 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
344
345 int perft(Position& pos, Depth depth)
346 {
347     StateInfo st;
348     Move move;
349     int sum = 0;
350     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
351
352     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
353     // the moves, just to count them.
354     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
355     {
356         while (mp.get_next_move()) sum++;
357         return sum;
358     }
359
360     // Loop through all legal moves
361     CheckInfo ci(pos);
362     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
363     {
364         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
365         sum += perft(pos, depth - OnePly);
366         pos.undo_move(move);
367     }
368     return sum;
369 }
370
371
372 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
373 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
374 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
375 /// when a quit command is received during the search.
376
377 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
378            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
379            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
380
381   // Initialize global search variables
382   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
383   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
384   NodesSincePoll = 0;
385   TM.resetNodeCounters();
386   SearchStartTime = get_system_time();
387   ExactMaxTime = maxTime;
388   MaxDepth = maxDepth;
389   MaxNodes = maxNodes;
390   InfiniteSearch = infinite;
391   PonderSearch = ponder;
392   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
393
394   // Look for a book move, only during games, not tests
395   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
396   {
397       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
398           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
399
400       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
401       if (bookMove != MOVE_NONE)
402       {
403           if (PonderSearch)
404               wait_for_stop_or_ponderhit();
405
406           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
407           return true;
408       }
409   }
410
411   // Reset loseOnTime flag at the beginning of a new game
412   if (button_was_pressed("New Game"))
413       loseOnTime = false;
414
415   // Read UCI option values
416   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
417   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
418       TT.clear();
419
420   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
421   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
422   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
423   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
424   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
425   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
426   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
427   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
428   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
429   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
430   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
431   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
432
433   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
434   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
435   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
436   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
437   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
438
439   if (UseLogFile)
440       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
441
442   read_weights(pos.side_to_move());
443
444   // Set the number of active threads
445   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
446   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
447   {
448       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
449       init_eval(TM.active_threads());
450   }
451
452   // Wake up sleeping threads
453   TM.wake_sleeping_threads();
454
455   // Set thinking time
456   int myTime = time[side_to_move];
457   int myIncrement = increment[side_to_move];
458   if (UseTimeManagement)
459   {
460       if (!movesToGo) // Sudden death time control
461       {
462           if (myIncrement)
463           {
464               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
465               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
466           }
467           else // Blitz game without increment
468           {
469               MaxSearchTime = myTime / 30;
470               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
471           }
472       }
473       else // (x moves) / (y minutes)
474       {
475           if (movesToGo == 1)
476           {
477               MaxSearchTime = myTime / 2;
478               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
479           }
480           else
481           {
482               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
483               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
484           }
485       }
486
487       if (get_option_value_bool("Ponder"))
488       {
489           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
490           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
491       }
492   }
493
494   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
495   // heavy time pressure.
496   if (MaxNodes)
497       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
498   else if (myTime && myTime < 1000)
499       NodesBetweenPolls = 1000;
500   else if (myTime && myTime < 5000)
501       NodesBetweenPolls = 5000;
502   else
503       NodesBetweenPolls = 30000;
504
505   // Write search information to log file
506   if (UseLogFile)
507       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
508               << "infinite: "  << infinite
509               << " ponder: "   << ponder
510               << " time: "     << myTime
511               << " increment: " << myIncrement
512               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
513
514   // LSN filtering. Used only for developing purposes, disabled by default
515   if (   UseLSNFiltering
516       && loseOnTime)
517   {
518       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
519        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
520            /* wait here */;
521   }
522
523   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
524   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
525
526   if (UseLSNFiltering)
527   {
528       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
529       // decide to lose on time.
530       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
531           && myTime < LSNTime
532           && myIncrement == 0
533           && movesToGo == 0
534           && v < -LSNValue)
535       {
536           loseOnTime = true;
537       }
538       else if (loseOnTime)
539       {
540           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
541           loseOnTime = false;
542       }
543   }
544
545   if (UseLogFile)
546       LogFile.close();
547
548   TM.put_threads_to_sleep();
549
550   return !Quit;
551 }
552
553
554 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
555
556 void init_search() {
557
558   // Init our reduction lookup tables
559   for (int i = 1; i < 64; i++) // i == depth (OnePly = 1)
560       for (int j = 1; j < 64; j++) // j == moveNumber
561       {
562           double    pvRed = log(double(i)) * log(double(j)) / 3.0;
563           double nonPVRed = log(double(i)) * log(double(j)) / 1.5;
564           ReductionMatrix[PV][i][j]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
565           ReductionMatrix[NonPV][i][j] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
566       }
567
568   // Init futility margins array
569   for (int i = 0; i < 16; i++) // i == depth (OnePly = 2)
570       for (int j = 0; j < 64; j++) // j == moveNumber
571       {
572           // FIXME: test using log instead of BSR
573           FutilityMarginsMatrix[i][j] = (i < 2 ? 0 : 112 * bitScanReverse32(i * i / 2)) - 8 * j + 45;
574       }
575
576   // Init futility move count array
577   for (int i = 0; i < 32; i++) // i == depth (OnePly = 2)
578       FutilityMoveCountArray[i] = 3 + (1 << (3 * i / 8));
579 }
580
581
582 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
583 // new search from the root.
584 void SearchStack::init(int ply) {
585
586   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
587   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
588   reduction = Depth(0);
589   eval = VALUE_NONE;
590 }
591
592 void SearchStack::initKillers() {
593
594   mateKiller = MOVE_NONE;
595   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
596       killers[i] = MOVE_NONE;
597 }
598
599 namespace {
600
601   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
602   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
603   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
604   // reached.
605
606   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
607
608     Position p(pos);
609     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
610     Move EasyMove = MOVE_NONE;
611     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
612
613     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
614     RootMoveList rml(p, searchMoves);
615
616     // Handle special case of searching on a mate/stale position
617     if (rml.move_count() == 0)
618     {
619         if (PonderSearch)
620             wait_for_stop_or_ponderhit();
621
622         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
623     }
624
625     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
626     // so to output information also for iteration 1.
627     cout << "info depth " << 1
628          << "\ninfo depth " << 1
629          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
630          << " time " << current_search_time()
631          << " nodes " << TM.nodes_searched()
632          << " nps " << nps()
633          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
634
635     // Initialize
636     TT.new_search();
637     H.clear();
638     init_ss_array(ss);
639     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
640     Iteration = 1;
641
642     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
643     if (   rml.move_count() == 1
644         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
645         EasyMove = rml.get_move(0);
646
647     // Iterative deepening loop
648     while (Iteration < PLY_MAX)
649     {
650         // Initialize iteration
651         Iteration++;
652         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
653
654         cout << "info depth " << Iteration << endl;
655
656         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
657         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
658         {
659             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
660             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
661
662             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
663             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
664
665             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
666             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
667         }
668
669         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
670         value = root_search(p, ss, rml, &alpha, &beta);
671
672         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
673         // been overwritten during the search.
674         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
675
676         if (AbortSearch)
677             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
678
679         //Save info about search result
680         ValueByIteration[Iteration] = value;
681
682         // Drop the easy move if differs from the new best move
683         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
684             EasyMove = MOVE_NONE;
685
686         if (UseTimeManagement)
687         {
688             // Time to stop?
689             bool stopSearch = false;
690
691             // Stop search early if there is only a single legal move,
692             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
693             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
694                 stopSearch = true;
695
696             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
697             if (  Iteration >= 6
698                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
699                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
700                 stopSearch = true;
701
702             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
703             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
704             if (   Iteration >= 8
705                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
706                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
707                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
708                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
709                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
710                 stopSearch = true;
711
712             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
713             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
714                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
715                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
716
717             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
718             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
719             // move at the next iteration anyway.
720             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
721                 stopSearch = true;
722
723             if (stopSearch)
724             {
725                 if (PonderSearch)
726                     StopOnPonderhit = true;
727                 else
728                     break;
729             }
730         }
731
732         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
733             break;
734     }
735
736     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
737     // best move before we are told to do so.
738     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
739         wait_for_stop_or_ponderhit();
740     else
741         // Print final search statistics
742         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
743              << " nps " << nps()
744              << " time " << current_search_time()
745              << " hashfull " << TT.full() << endl;
746
747     // Print the best move and the ponder move to the standard output
748     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
749     {
750         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
751         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
752     }
753
754     assert(ss[0].pv[0] != MOVE_NONE);
755
756     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
757
758     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
759         cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
760
761     cout << endl;
762
763     if (UseLogFile)
764     {
765         if (dbg_show_mean)
766             dbg_print_mean(LogFile);
767
768         if (dbg_show_hit_rate)
769             dbg_print_hit_rate(LogFile);
770
771         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
772                 << "\nNodes/second: " << nps()
773                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]);
774
775         StateInfo st;
776         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
777         LogFile << "\nPonder move: "
778                 << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
779                 << endl;
780     }
781     return rml.get_move_score(0);
782   }
783
784
785   // root_search() is the function which searches the root node. It is
786   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
787   // scheme, prints some information to the standard output and handles
788   // the fail low/high loops.
789
790   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
791
792     EvalInfo ei;
793     StateInfo st;
794     CheckInfo ci(pos);
795     int64_t nodes;
796     Move move;
797     Depth depth, ext, newDepth;
798     Value value, alpha, beta;
799     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
800     int researchCountFH, researchCountFL;
801
802     researchCountFH = researchCountFL = 0;
803     alpha = *alphaPtr;
804     beta = *betaPtr;
805     isCheck = pos.is_check();
806
807     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, init_ss_array() has already initialized root node)
808     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
809     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
810     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
811
812     // Step 5. Evaluate the position statically
813     // At root we do this only to get reference value for child nodes
814     if (!isCheck)
815         ss[0].eval = evaluate(pos, ei, 0);
816
817     // Step 6. Razoring (omitted at root)
818     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
819     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
820     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
821
822     // Step extra. Fail low loop
823     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
824     // with bigger window until we are not failing low anymore.
825     while (1)
826     {
827         // Sort the moves before to (re)search
828         rml.sort();
829
830         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
831         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
832         {
833             // This is used by time management
834             FirstRootMove = (i == 0);
835
836             // Save the current node count before the move is searched
837             nodes = TM.nodes_searched();
838
839             // Reset beta cut-off counters
840             TM.resetBetaCounters();
841
842             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
843             // the standard output.
844             move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
845
846             if (current_search_time() >= 1000)
847                 cout << "info currmove " << move
848                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
849
850             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
851             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
852
853             // Step 11. Decide the new search depth
854             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
855             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
856             newDepth = depth + ext;
857
858             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
859
860             // Step extra. Fail high loop
861             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
862             // high anymore.
863             value = - VALUE_INFINITE;
864
865             while (1)
866             {
867                 // Step 13. Make the move
868                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
869
870                 // Step extra. pv search
871                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
872                 // and for fail high research (value > alpha)
873                 if (i < MultiPV || value > alpha)
874                 {
875                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
876                     if (MultiPV > 1)
877                         alpha = -VALUE_INFINITE;
878
879                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
880                     value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, false, 0);
881                 }
882                 else
883                 {
884                     // Step 14. Reduced search
885                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
886                     bool doFullDepthSearch = true;
887
888                     if (    depth >= 3 * OnePly
889                         && !dangerous
890                         && !captureOrPromotion
891                         && !move_is_castle(move))
892                     {
893                         ss[0].reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
894                         if (ss[0].reduction)
895                         {
896                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
897                             value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss[0].reduction, 1, true, 0);
898                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
899                         }
900                     }
901
902                     // Step 15. Full depth search
903                     if (doFullDepthSearch)
904                     {
905                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
906                         ss[0].reduction = Depth(0);
907                         value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1, true, 0);
908
909                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
910                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
911                         if (value > alpha)
912                             value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, false, 0);
913                     }
914                 }
915
916                 // Step 16. Undo move
917                 pos.undo_move(move);
918
919                 // Can we exit fail high loop ?
920                 if (AbortSearch || value < beta)
921                     break;
922
923                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
924                 // the score before research in case we run out of time while researching.
925                 rml.set_move_score(i, value);
926                 update_pv(ss, 0);
927                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
928                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
929
930                 // Print information to the standard output
931                 print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
932
933                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
934                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
935                 researchCountFH++;
936
937             } // End of fail high loop
938
939             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
940             // was aborted because the user interrupted the search or because we
941             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
942             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
943             // move and/or PV.
944             if (AbortSearch)
945                 break;
946
947             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
948             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
949             int64_t our, their;
950             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
951             rml.set_beta_counters(i, our, their);
952             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
953
954             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
955             assert(value < beta);
956
957             // Step 17. Check for new best move
958             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
959                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
960             else
961             {
962                 // PV move or new best move!
963
964                 // Update PV
965                 rml.set_move_score(i, value);
966                 update_pv(ss, 0);
967                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
968                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
969
970                 if (MultiPV == 1)
971                 {
972                     // We record how often the best move has been changed in each
973                     // iteration. This information is used for time managment: When
974                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
975                     if (i > 0)
976                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
977
978                     // Print information to the standard output
979                     print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
980
981                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
982                     if (value > alpha)
983                         alpha = value;
984                 }
985                 else // MultiPV > 1
986                 {
987                     rml.sort_multipv(i);
988                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
989                     {
990                         cout << "info multipv " << j + 1
991                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
992                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
993                              << " time " << current_search_time()
994                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
995                              << " nps " << nps()
996                              << " pv ";
997
998                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
999                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1000
1001                         cout << endl;
1002                     }
1003                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
1004                 }
1005             } // PV move or new best move
1006
1007             assert(alpha >= *alphaPtr);
1008
1009             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
1010
1011             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
1012                 StopOnPonderhit = false;
1013         }
1014
1015         // Can we exit fail low loop ?
1016         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
1017             break;
1018
1019         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1020         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
1021         researchCountFL++;
1022
1023     } // Fail low loop
1024
1025     // Sort the moves before to return
1026     rml.sort();
1027
1028     return alpha;
1029   }
1030
1031
1032   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
1033
1034   template <NodeType PvNode>
1035   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth,
1036                int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1037
1038     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1039     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1040     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1041     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1042     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1043
1044     Move movesSearched[256];
1045     EvalInfo ei;
1046     StateInfo st;
1047     const TTEntry* tte;
1048     Move ttMove, move;
1049     Depth ext, newDepth;
1050     Value bestValue, value, oldAlpha;
1051     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
1052     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1053     bool mateThreat = false;
1054     int moveCount = 0;
1055     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1056     oldAlpha = alpha;
1057
1058     if (depth < OnePly)
1059         return qsearch<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1060
1061     // Step 1. Initialize node and poll
1062     // Polling can abort search.
1063     init_node(ss, ply, threadID);
1064
1065     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1066     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1067         return Value(0);
1068
1069     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1070         return VALUE_DRAW;
1071
1072     // Step 3. Mate distance pruning
1073     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1074     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1075     if (alpha >= beta)
1076         return alpha;
1077
1078     // Step 4. Transposition table lookup
1079
1080     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1081     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1082     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1083
1084     tte = TT.retrieve(posKey);
1085     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1086
1087     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1088     // This is to avoid problems in the following areas:
1089     //
1090     // * Repetition draw detection
1091     // * Fifty move rule detection
1092     // * Searching for a mate
1093     // * Printing of full PV line
1094
1095     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1096     {
1097         // Refresh tte entry to avoid aging
1098         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->king_danger());
1099
1100         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1101         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1102     }
1103
1104     // Step 5. Evaluate the position statically
1105     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1106     isCheck = pos.is_check();
1107     if (!isCheck)
1108     {
1109         if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1110         {
1111             ss[ply].eval = tte->static_value();
1112             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1113         }
1114         else
1115             ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1116
1117         refinedValue = refine_eval(tte, ss[ply].eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1118         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1119     }
1120
1121     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1122     if (   !PvNode
1123         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1124         &&  ttMove == MOVE_NONE
1125         &&  ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1126         &&  depth < RazorDepth
1127         && !isCheck
1128         && !value_is_mate(beta)
1129         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1130     {
1131         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1132         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1133         if (v < rbeta)
1134             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1135             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1136             return v;
1137     }
1138
1139     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1140     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1141     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1142     if (   !PvNode
1143         &&  allowNullmove
1144         &&  depth < RazorDepth
1145         && !isCheck
1146         && !value_is_mate(beta)
1147         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1148         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0))
1149         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1150
1151     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1152     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1153     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1154     // NullMoveMargin under beta.
1155     if (   !PvNode
1156         &&  allowNullmove
1157         &&  depth > OnePly
1158         && !isCheck
1159         && !value_is_mate(beta)
1160         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1161         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0))
1162     {
1163         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1164
1165         // Null move dynamic reduction based on depth
1166         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1167
1168         // Null move dynamic reduction based on value
1169         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1170             R++;
1171
1172         pos.do_null_move(st);
1173
1174         nullValue = -search<NonPV>(pos, ss, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1175
1176         pos.undo_null_move();
1177
1178         if (nullValue >= beta)
1179         {
1180             // Do not return unproven mate scores
1181             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1182                 nullValue = beta;
1183
1184             if (depth < 6 * OnePly)
1185                 return nullValue;
1186
1187             // Do zugzwang verification search
1188             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1189             if (v >= beta)
1190                 return nullValue;
1191         } else {
1192             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1193             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1194             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1195             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1196             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1197             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1198             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1199                 mateThreat = true;
1200
1201             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1202             if (   depth < ThreatDepth
1203                 && ss[ply - 1].reduction
1204                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1205                 return beta - 1;
1206         }
1207     }
1208
1209     // Step 9. Internal iterative deepening
1210     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1211         && (ttMove == MOVE_NONE || (PvNode && tte->depth() <= depth - 4 * OnePly))
1212         && (PvNode || (!isCheck && ss[ply].eval >= beta - IIDMargin)))
1213     {
1214         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1215         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply, false, threadID);
1216         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1217         tte = TT.retrieve(posKey);
1218     }
1219
1220     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1221     if (PvNode)
1222         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1223
1224     // Initialize a MovePicker object for the current position
1225     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply], (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1226     CheckInfo ci(pos);
1227
1228     // Step 10. Loop through moves
1229     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1230     while (   bestValue < beta
1231            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1232            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1233     {
1234       assert(move_is_ok(move));
1235
1236       if (move == excludedMove)
1237           continue;
1238
1239       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1240       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1241       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1242
1243       // Step 11. Decide the new search depth
1244       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1245
1246       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1247       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1248       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1249       if (   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1250           && tte
1251           && move == tte->move()
1252           && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1253           && ext < OnePly
1254           && is_lower_bound(tte->type())
1255           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1256       {
1257           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1258
1259           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1260           {
1261               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1262               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1263
1264               if (v < ttValue - SingularExtensionMargin)
1265                   ext = OnePly;
1266           }
1267       }
1268
1269       newDepth = depth - OnePly + ext;
1270
1271       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1272       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1273
1274       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1275       if (   !PvNode
1276           && !isCheck
1277           && !dangerous
1278           && !captureOrPromotion
1279           && !move_is_castle(move)
1280           &&  move != ttMove)
1281       {
1282           // Move count based pruning
1283           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1284               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1285               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1286               continue;
1287
1288           // Value based pruning
1289           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly for predicted depth,
1290           // but fixing this made program slightly weaker.
1291           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1292           futilityValueScaled =  ss[ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1293                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1294
1295           if (futilityValueScaled < beta)
1296           {
1297               if (futilityValueScaled > bestValue)
1298                   bestValue = futilityValueScaled;
1299               continue;
1300           }
1301       }
1302
1303       // Step 13. Make the move
1304       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1305
1306       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1307       // The first move in list is the expected PV
1308       if (PvNode && moveCount == 1)
1309           value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, false, threadID);
1310       else
1311       {
1312           // Step 14. Reduced depth search
1313           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1314           bool doFullDepthSearch = true;
1315
1316           if (    depth >= 3 * OnePly
1317               && !dangerous
1318               && !captureOrPromotion
1319               && !move_is_castle(move)
1320               && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1321           {
1322               ss[ply].reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1323               if (ss[ply].reduction)
1324               {
1325                   value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1326                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1327               }
1328
1329               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1330               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1331               // if the move fails high again then go with full depth search.
1332               if (doFullDepthSearch && ss[ply].reduction > 2 * OnePly)
1333               {
1334                   ss[ply].reduction = OnePly;
1335                   value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1336                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1337               }
1338           }
1339
1340           // Step 15. Full depth search
1341           if (doFullDepthSearch)
1342           {
1343               ss[ply].reduction = Depth(0);
1344               value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1345
1346               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1347               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1348               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1349               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1350                   value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, false, threadID);
1351           }
1352       }
1353
1354       // Step 16. Undo move
1355       pos.undo_move(move);
1356
1357       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1358
1359       // Step 17. Check for new best move
1360       if (value > bestValue)
1361       {
1362           bestValue = value;
1363           if (value > alpha)
1364           {
1365               if (PvNode && value < beta) // This guarantees that always: alpha < beta
1366                   alpha = value;
1367
1368               update_pv(ss, ply);
1369
1370               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1371                   ss[ply].mateKiller = move;
1372           }
1373       }
1374
1375       // Step 18. Check for split
1376       if (   TM.active_threads() > 1
1377           && bestValue < beta
1378           && depth >= MinimumSplitDepth
1379           && Iteration <= 99
1380           && TM.available_thread_exists(threadID)
1381           && !AbortSearch
1382           && !TM.thread_should_stop(threadID))
1383           TM.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1384                               mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, PvNode);
1385     }
1386
1387     // Step 19. Check for mate and stalemate
1388     // All legal moves have been searched and if there are
1389     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1390     // If one move was excluded return fail low score.
1391     if (!moveCount)
1392         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1393
1394     // Step 20. Update tables
1395     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1396     // history counters, and killer moves.
1397     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1398         return bestValue;
1399
1400     if (bestValue <= oldAlpha)
1401         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE, ss[ply].eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1402
1403     else if (bestValue >= beta)
1404     {
1405         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1406         move = ss[ply].pv[ply];
1407         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move, ss[ply].eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1408         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1409         {
1410             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1411             update_killers(move, ss[ply]);
1412         }
1413     }
1414     else
1415         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply], ss[ply].eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1416
1417     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1418
1419     return bestValue;
1420   }
1421
1422
1423   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1424   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1425   // less than OnePly).
1426
1427   template <NodeType PvNode>
1428   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1429                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1430
1431     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1432     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1433     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1434     assert(depth <= 0);
1435     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1436     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1437
1438     EvalInfo ei;
1439     StateInfo st;
1440     Move ttMove, move;
1441     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1442     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1443     const TTEntry* tte = NULL;
1444     int moveCount = 0;
1445     Value oldAlpha = alpha;
1446
1447     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1448     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1449     init_node(ss, ply, threadID);
1450
1451     // After init_node() that calls poll()
1452     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1453         return Value(0);
1454
1455     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1456         return VALUE_DRAW;
1457
1458     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1459     // pruning, but only for move ordering.
1460     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1461     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1462
1463     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1464     {
1465         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1466         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1467     }
1468
1469     isCheck = pos.is_check();
1470
1471     // Evaluate the position statically
1472     if (isCheck)
1473         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1474     else if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1475     {
1476         staticValue = tte->static_value();
1477         ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1478     }
1479     else
1480         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1481
1482     if (!isCheck)
1483     {
1484         ss[ply].eval = staticValue;
1485         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1486     }
1487
1488     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1489     // at least beta.
1490     bestValue = staticValue;
1491
1492     if (bestValue >= beta)
1493     {
1494         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1495         if (!isCheck && !tte)
1496             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE, ss[ply].eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1497
1498         return bestValue;
1499     }
1500
1501     if (bestValue > alpha)
1502         alpha = bestValue;
1503
1504     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1505     bool deepChecks = (depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1506
1507     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1508     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1509     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1510     // and we are near beta) will be generated.
1511     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1512     CheckInfo ci(pos);
1513     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1514     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1515
1516     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1517     while (   alpha < beta
1518            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1519     {
1520       assert(move_is_ok(move));
1521
1522       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1523
1524       // Update current move
1525       moveCount++;
1526       ss[ply].currentMove = move;
1527
1528       // Futility pruning
1529       if (   !PvNode
1530           &&  enoughMaterial
1531           && !isCheck
1532           && !moveIsCheck
1533           &&  move != ttMove
1534           && !move_is_promotion(move)
1535           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1536       {
1537           futilityValue =  futilityBase
1538                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1539                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1540
1541           if (futilityValue < alpha)
1542           {
1543               if (futilityValue > bestValue)
1544                   bestValue = futilityValue;
1545               continue;
1546           }
1547       }
1548
1549       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1550       evasionPrunable =   isCheck
1551                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1552                        && !pos.move_is_capture(move)
1553                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1554                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1555
1556       // Don't search moves with negative SEE values
1557       if (   !PvNode
1558           && (!isCheck || evasionPrunable)
1559           &&  move != ttMove
1560           && !move_is_promotion(move)
1561           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1562           continue;
1563
1564       // Make and search the move
1565       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1566       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1567       pos.undo_move(move);
1568
1569       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1570
1571       // New best move?
1572       if (value > bestValue)
1573       {
1574           bestValue = value;
1575           if (value > alpha)
1576           {
1577               alpha = value;
1578               update_pv(ss, ply);
1579           }
1580        }
1581     }
1582
1583     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1584     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1585     if (!moveCount && isCheck) // Mate!
1586         return value_mated_in(ply);
1587
1588     // Update transposition table
1589     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1590     if (bestValue <= oldAlpha)
1591     {
1592         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1593         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1594         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, d, MOVE_NONE, ss[ply].eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1595     }
1596     else if (bestValue >= beta)
1597     {
1598         move = ss[ply].pv[ply];
1599         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move, ss[ply].eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1600
1601         // Update killers only for good checking moves
1602         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1603             update_killers(move, ss[ply]);
1604     }
1605     else
1606         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss[ply].pv[ply], ss[ply].eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1607
1608     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1609
1610     return bestValue;
1611   }
1612
1613
1614   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1615   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1616   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1617   // table, done a null move search, and searched the first move before
1618   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1619   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1620   // care of after we return from the split point.
1621
1622   template <NodeType PvNode>
1623   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1624
1625     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1626     assert(TM.active_threads() > 1);
1627
1628     StateInfo st;
1629     Move move;
1630     Depth ext, newDepth;
1631     Value value;
1632     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1633     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1634     int moveCount;
1635     value = -VALUE_INFINITE;
1636
1637     Position pos(*sp->pos);
1638     CheckInfo ci(pos);
1639     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1640     isCheck = pos.is_check();
1641
1642     // Step 10. Loop through moves
1643     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1644     lock_grab(&(sp->lock));
1645
1646     while (    sp->bestValue < sp->beta
1647            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1648            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1649     {
1650       moveCount = ++sp->moveCount;
1651       lock_release(&(sp->lock));
1652
1653       assert(move_is_ok(move));
1654
1655       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1656       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1657
1658       // Step 11. Decide the new search depth
1659       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1660       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1661
1662       // Update current move
1663       ss[sp->ply].currentMove = move;
1664
1665       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1666       if (   !PvNode
1667           && !isCheck
1668           && !dangerous
1669           && !captureOrPromotion
1670           && !move_is_castle(move))
1671       {
1672           // Move count based pruning
1673           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1674               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
1675               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1676           {
1677               lock_grab(&(sp->lock));
1678               continue;
1679           }
1680
1681           // Value based pruning
1682           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1683           futilityValueScaled =  ss[sp->ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1684                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1685
1686           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1687           {
1688               lock_grab(&(sp->lock));
1689
1690               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1691                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1692               continue;
1693           }
1694       }
1695
1696       // Step 13. Make the move
1697       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1698
1699       // Step 14. Reduced search
1700       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1701       bool doFullDepthSearch = true;
1702
1703       if (   !dangerous
1704           && !captureOrPromotion
1705           && !move_is_castle(move)
1706           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1707       {
1708           ss[sp->ply].reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1709           if (ss[sp->ply].reduction)
1710           {
1711               Value localAlpha = sp->alpha;
1712               value = -search<NonPV>(pos, ss, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1713               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1714           }
1715
1716           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1717           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1718           // if the move fails high again then go with full depth search.
1719           if (doFullDepthSearch && ss[sp->ply].reduction > 2 * OnePly)
1720           {
1721               ss[sp->ply].reduction = OnePly;
1722               Value localAlpha = sp->alpha;
1723               value = -search<NonPV>(pos, ss, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1724               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1725           }
1726       }
1727
1728       // Step 15. Full depth search
1729       if (doFullDepthSearch)
1730       {
1731           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1732           Value localAlpha = sp->alpha;
1733           value = -search<NonPV>(pos, ss, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1734
1735           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1736               value = -search<PV>(pos, ss, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, false, threadID);
1737       }
1738
1739       // Step 16. Undo move
1740       pos.undo_move(move);
1741
1742       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1743
1744       // Step 17. Check for new best move
1745       lock_grab(&(sp->lock));
1746
1747       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1748       {
1749           sp->bestValue = value;
1750
1751           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1752           {
1753               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1754                   sp->stopRequest = true;
1755
1756               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1757                   sp->alpha = value;
1758
1759               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1760           }
1761       }
1762     }
1763
1764     /* Here we have the lock still grabbed */
1765
1766     sp->slaves[threadID] = 0;
1767
1768     lock_release(&(sp->lock));
1769   }
1770
1771   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
1772   // (search() qsearch(), and so on) and initializes the
1773   // search stack object corresponding to the current node. Once every
1774   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
1775   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
1776
1777   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
1778
1779     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1780     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1781
1782     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1783
1784     if (threadID == 0)
1785     {
1786         NodesSincePoll++;
1787         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
1788         {
1789             poll();
1790             NodesSincePoll = 0;
1791         }
1792     }
1793     ss[ply].init(ply);
1794     ss[ply + 2].initKillers();
1795   }
1796
1797   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
1798   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
1799   // current node.
1800
1801   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
1802
1803     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1804
1805     int p;
1806
1807     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
1808
1809     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1810         ss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
1811
1812     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
1813   }
1814
1815
1816   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
1817   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
1818   // the PV at the parent node.
1819
1820   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
1821
1822     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1823
1824     int p;
1825
1826     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
1827
1828     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1829         ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
1830
1831     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
1832   }
1833
1834
1835   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1836   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1837   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1838   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1839   // second move is assumed to be a move from the current position.
1840
1841   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1842
1843     Square f1, t1, f2, t2;
1844     Piece p;
1845
1846     assert(move_is_ok(m1));
1847     assert(move_is_ok(m2));
1848
1849     if (m2 == MOVE_NONE)
1850         return false;
1851
1852     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1853     f2 = move_from(m2);
1854     t1 = move_to(m1);
1855     if (f2 == t1)
1856         return true;
1857
1858     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1859     t2 = move_to(m2);
1860     f1 = move_from(m1);
1861     if (t2 == f1)
1862         return true;
1863
1864     // Case 3: Moving through the vacated square
1865     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1866         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1867       return true;
1868
1869     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1870     p = pos.piece_on(t1);
1871     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1872         return true;
1873
1874     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1875     if (    piece_is_slider(p)
1876         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1877         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1878     {
1879         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1880         // move is the opposite of the checking piece.
1881         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1882         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1883
1884         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1885             return true;
1886     }
1887     return false;
1888   }
1889
1890
1891   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
1892   // eventually compensated for the ply.
1893
1894   bool value_is_mate(Value value) {
1895
1896     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1897
1898     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1899           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1900   }
1901
1902
1903   // move_is_killer() checks if the given move is among the
1904   // killer moves of that ply.
1905
1906   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
1907
1908       const Move* k = ss.killers;
1909       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
1910           if (*k == m)
1911               return true;
1912
1913       return false;
1914   }
1915
1916
1917   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1918   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1919   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1920   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1921   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1922   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1923   template <NodeType PvNode>
1924   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1925                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1926
1927     assert(m != MOVE_NONE);
1928
1929     Depth result = Depth(0);
1930     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1931
1932     if (*dangerous)
1933     {
1934         if (moveIsCheck)
1935             result += CheckExtension[PvNode];
1936
1937         if (singleEvasion)
1938             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1939
1940         if (mateThreat)
1941             result += MateThreatExtension[PvNode];
1942     }
1943
1944     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1945     {
1946         Color c = pos.side_to_move();
1947         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1948         {
1949             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1950             *dangerous = true;
1951         }
1952         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1953         {
1954             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1955             *dangerous = true;
1956         }
1957     }
1958
1959     if (   captureOrPromotion
1960         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1961         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1962             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1963         && !move_is_promotion(m)
1964         && !move_is_ep(m))
1965     {
1966         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1967         *dangerous = true;
1968     }
1969
1970     if (   PvNode
1971         && captureOrPromotion
1972         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1973         && pos.see_sign(m) >= 0)
1974     {
1975         result += OnePly/2;
1976         *dangerous = true;
1977     }
1978
1979     return Min(result, OnePly);
1980   }
1981
1982
1983   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
1984   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
1985   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
1986   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
1987   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
1988   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
1989   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
1990
1991   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
1992
1993     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
1994   }
1995
1996
1997   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
1998   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
1999   // candidates for pruning.
2000
2001   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2002
2003     assert(move_is_ok(m));
2004     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2005     assert(!pos.move_is_check(m));
2006     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2007     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2008
2009     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2010
2011     // Prune if there isn't any threat move
2012     if (threat == MOVE_NONE)
2013         return true;
2014
2015     mfrom = move_from(m);
2016     mto = move_to(m);
2017     tfrom = move_from(threat);
2018     tto = move_to(threat);
2019
2020     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2021     if (mfrom == tto)
2022         return false;
2023
2024     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2025     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2026     if (   pos.move_is_capture(threat)
2027         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2028             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2029         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2030         return false;
2031
2032     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2033     // prune safe moves which block its ray.
2034     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2035         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2036         && pos.see_sign(m) >= 0)
2037         return false;
2038
2039     return true;
2040   }
2041
2042
2043   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2044   // can be used at a given point in search.
2045
2046   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2047
2048     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2049
2050     return   (   tte->depth() >= depth
2051               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2052               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2053
2054           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2055               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2056   }
2057
2058
2059   // refine_eval() returns the transposition table score if
2060   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2061
2062   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2063
2064       if (!tte)
2065           return defaultEval;
2066
2067       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2068
2069       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2070           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2071           return v;
2072
2073       return defaultEval;
2074   }
2075
2076
2077   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2078   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2079
2080   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2081                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2082
2083     Move m;
2084
2085     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2086
2087     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2088     {
2089         m = movesSearched[i];
2090
2091         assert(m != move);
2092
2093         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2094             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2095     }
2096   }
2097
2098
2099   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2100   // among the killer moves of that ply.
2101
2102   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2103
2104     if (m == ss.killers[0])
2105         return;
2106
2107     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2108         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2109
2110     ss.killers[0] = m;
2111   }
2112
2113
2114   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2115   // the static position evaluation before and after the move.
2116
2117   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2118
2119     if (   m != MOVE_NULL
2120         && before != VALUE_NONE
2121         && after != VALUE_NONE
2122         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2123         && !move_is_castle(m)
2124         && !move_is_promotion(m))
2125         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2126   }
2127
2128
2129   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2130   // since the beginning of the current search.
2131
2132   int current_search_time() {
2133
2134     return get_system_time() - SearchStartTime;
2135   }
2136
2137
2138   // nps() computes the current nodes/second count.
2139
2140   int nps() {
2141
2142     int t = current_search_time();
2143     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2144   }
2145
2146
2147   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2148   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2149   // search.
2150
2151   void poll() {
2152
2153     static int lastInfoTime;
2154     int t = current_search_time();
2155
2156     //  Poll for input
2157     if (Bioskey())
2158     {
2159         // We are line oriented, don't read single chars
2160         std::string command;
2161
2162         if (!std::getline(std::cin, command))
2163             command = "quit";
2164
2165         if (command == "quit")
2166         {
2167             AbortSearch = true;
2168             PonderSearch = false;
2169             Quit = true;
2170             return;
2171         }
2172         else if (command == "stop")
2173         {
2174             AbortSearch = true;
2175             PonderSearch = false;
2176         }
2177         else if (command == "ponderhit")
2178             ponderhit();
2179     }
2180
2181     // Print search information
2182     if (t < 1000)
2183         lastInfoTime = 0;
2184
2185     else if (lastInfoTime > t)
2186         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2187         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2188         lastInfoTime = 0;
2189
2190     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2191     {
2192         lastInfoTime = t;
2193
2194         if (dbg_show_mean)
2195             dbg_print_mean();
2196
2197         if (dbg_show_hit_rate)
2198             dbg_print_hit_rate();
2199
2200         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2201              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2202     }
2203
2204     // Should we stop the search?
2205     if (PonderSearch)
2206         return;
2207
2208     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2209                            && !AspirationFailLow
2210                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2211
2212     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2213                      || stillAtFirstMove;
2214
2215     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2216         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2217         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2218         AbortSearch = true;
2219   }
2220
2221
2222   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2223   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2224   // it correctly predicted the opponent's move.
2225
2226   void ponderhit() {
2227
2228     int t = current_search_time();
2229     PonderSearch = false;
2230
2231     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2232                            && !AspirationFailLow
2233                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2234
2235     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2236                      || stillAtFirstMove;
2237
2238     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2239         AbortSearch = true;
2240   }
2241
2242
2243   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2244
2245   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2246
2247     for (int i = 0; i < 3; i++)
2248     {
2249         ss[i].init(i);
2250         ss[i].initKillers();
2251     }
2252   }
2253
2254
2255   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2256   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2257   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2258   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2259   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2260   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2261
2262   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2263
2264     std::string command;
2265
2266     while (true)
2267     {
2268         if (!std::getline(std::cin, command))
2269             command = "quit";
2270
2271         if (command == "quit")
2272         {
2273             Quit = true;
2274             break;
2275         }
2276         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2277             break;
2278     }
2279   }
2280
2281
2282   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2283   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2284
2285   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2286
2287     cout << "info depth " << Iteration
2288          << " score " << value_to_string(value)
2289          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
2290             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
2291          << " time "  << current_search_time()
2292          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2293          << " nps "   << nps()
2294          << " pv ";
2295
2296     for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
2297         cout << ss[0].pv[j] << " ";
2298
2299     cout << endl;
2300
2301     if (UseLogFile)
2302     {
2303         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
2304             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
2305
2306         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2307                              TM.nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
2308     }
2309   }
2310
2311
2312   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2313   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2314   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2315   // threads and one for Windows threads.
2316
2317 #if !defined(_MSC_VER)
2318
2319   void* init_thread(void *threadID) {
2320
2321     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2322     return NULL;
2323   }
2324
2325 #else
2326
2327   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2328
2329     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2330     return 0;
2331   }
2332
2333 #endif
2334
2335
2336   /// The ThreadsManager class
2337
2338   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2339   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2340   // counters used to sort the moves at root.
2341
2342   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2343
2344     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2345         threads[i].nodes = 0ULL;
2346   }
2347
2348   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2349
2350     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2351         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2352   }
2353
2354   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2355
2356     int64_t result = 0ULL;
2357     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2358         result += threads[i].nodes;
2359
2360     return result;
2361   }
2362
2363   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2364
2365     our = their = 0UL;
2366     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2367     {
2368         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2369         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2370     }
2371   }
2372
2373
2374   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2375   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2376   // object for which the current thread is the master.
2377
2378   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2379
2380     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2381
2382     while (true)
2383     {
2384         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2385         // master should exit as last one.
2386         if (AllThreadsShouldExit)
2387         {
2388             assert(!sp);
2389             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2390             return;
2391         }
2392
2393         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2394         // instead of wasting CPU time polling for work.
2395         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2396         {
2397             assert(!sp);
2398             assert(threadID != 0);
2399             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2400
2401 #if !defined(_MSC_VER)
2402             lock_grab(&WaitLock);
2403             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2404                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2405             lock_release(&WaitLock);
2406 #else
2407             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2408 #endif
2409         }
2410
2411         // If thread has just woken up, mark it as available
2412         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2413             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2414
2415         // If this thread has been assigned work, launch a search
2416         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2417         {
2418             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2419
2420             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2421
2422             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2423                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2424             else
2425                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2426
2427             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2428
2429             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2430         }
2431
2432         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2433         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2434         int i = 0;
2435         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2436
2437         if (i == ActiveThreads)
2438         {
2439             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2440             // be sure sp->lock has been released before to return.
2441             lock_grab(&(sp->lock));
2442             lock_release(&(sp->lock));
2443
2444             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2445
2446             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2447             return;
2448         }
2449     }
2450   }
2451
2452
2453   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2454   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2455   // objects.
2456
2457   void ThreadsManager::init_threads() {
2458
2459     volatile int i;
2460     bool ok;
2461
2462 #if !defined(_MSC_VER)
2463     pthread_t pthread[1];
2464 #endif
2465
2466     // Initialize global locks
2467     lock_init(&MPLock, NULL);
2468     lock_init(&WaitLock, NULL);
2469
2470 #if !defined(_MSC_VER)
2471     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2472 #else
2473     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2474         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2475 #endif
2476
2477     // Initialize SplitPointStack locks
2478     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2479         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2480         {
2481             SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2482             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2483         }
2484
2485     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2486     AllThreadsShouldExit = false;
2487
2488     // Threads will be put to sleep as soon as created
2489     AllThreadsShouldSleep = true;
2490
2491     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2492     ActiveThreads = 1;
2493     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2494     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2495         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2496
2497     // Launch the helper threads
2498     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2499     {
2500
2501 #if !defined(_MSC_VER)
2502         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2503 #else
2504         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2505 #endif
2506
2507         if (!ok)
2508         {
2509             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2510             Application::exit_with_failure();
2511         }
2512
2513         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2514         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2515     }
2516   }
2517
2518
2519   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2520   // helper threads exit cleanly.
2521
2522   void ThreadsManager::exit_threads() {
2523
2524     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2525     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2526     wake_sleeping_threads();
2527
2528     // This makes the threads to exit idle_loop()
2529     AllThreadsShouldExit = true;
2530
2531     // Wait for thread termination
2532     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2533         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED);
2534
2535     // Now we can safely destroy the locks
2536     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2537         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2538             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2539
2540     lock_destroy(&WaitLock);
2541     lock_destroy(&MPLock);
2542   }
2543
2544
2545   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2546   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2547   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2548
2549   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2550
2551     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2552
2553     SplitPoint* sp;
2554
2555     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2556     return sp != NULL;
2557   }
2558
2559
2560   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2561   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2562   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2563   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2564   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2565   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2566   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2567
2568   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2569
2570     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2571     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2572     assert(ActiveThreads > 1);
2573
2574     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2575         return false;
2576
2577     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2578     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2579
2580     if (localActiveSplitPoints == 0)
2581         // No active split points means that the thread is available as
2582         // a slave for any other thread.
2583         return true;
2584
2585     if (ActiveThreads == 2)
2586         return true;
2587
2588     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2589     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2590     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2591     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2592         return true;
2593
2594     return false;
2595   }
2596
2597
2598   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2599   // a slave for the thread with threadID "master".
2600
2601   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2602
2603     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2604     assert(ActiveThreads > 1);
2605
2606     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2607         if (thread_is_available(i, master))
2608             return true;
2609
2610     return false;
2611   }
2612
2613
2614   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2615   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2616   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2617   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2618   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2619   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2620   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2621   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2622   // split() returns.
2623
2624   template <bool Fake>
2625   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply, Value* alpha,
2626                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, bool mateThreat,
2627                              int* moveCount, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2628     assert(p.is_ok());
2629     assert(sstck != NULL);
2630     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2631     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2632     assert(*bestValue <= *alpha);
2633     assert(*alpha < beta);
2634     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2635     assert(depth > Depth(0));
2636     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2637     assert(ActiveThreads > 1);
2638
2639     lock_grab(&MPLock);
2640
2641     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2642     // active split points, don't split.
2643     if (   !available_thread_exists(master)
2644         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2645     {
2646         lock_release(&MPLock);
2647         return;
2648     }
2649
2650     // Pick the next available split point object from the split point stack
2651     SplitPoint* splitPoint = &SplitPointStack[master][threads[master].activeSplitPoints];
2652
2653     // Initialize the split point object
2654     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2655     splitPoint->stopRequest = false;
2656     splitPoint->ply = ply;
2657     splitPoint->depth = depth;
2658     splitPoint->mateThreat = mateThreat;
2659     splitPoint->alpha = *alpha;
2660     splitPoint->beta = beta;
2661     splitPoint->pvNode = pvNode;
2662     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2663     splitPoint->mp = mp;
2664     splitPoint->moveCount = *moveCount;
2665     splitPoint->pos = &p;
2666     splitPoint->parentSstack = sstck;
2667     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2668         splitPoint->slaves[i] = 0;
2669
2670     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2671     threads[master].activeSplitPoints++;
2672
2673     // If we are here it means we are not available
2674     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2675
2676     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2677
2678     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2679     for (int i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2680         if (thread_is_available(i, master))
2681         {
2682             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2683             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2684             splitPoint->slaves[i] = 1;
2685             workersCnt++;
2686         }
2687
2688     assert(Fake || workersCnt > 1);
2689
2690     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2691     lock_release(&MPLock);
2692
2693     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2694     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2695     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2696         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2697         {
2698             memcpy(splitPoint->sstack[i] + ply - 1, sstck + ply - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2699
2700             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2701
2702             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2703         }
2704
2705     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2706     // which it will instantly launch a search, because its state is
2707     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2708     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2709     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2710     idle_loop(master, splitPoint);
2711
2712     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2713     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2714     lock_grab(&MPLock);
2715
2716     *alpha = splitPoint->alpha;
2717     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2718     threads[master].activeSplitPoints--;
2719     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2720
2721     lock_release(&MPLock);
2722   }
2723
2724
2725   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2726   // to start a new search from the root.
2727
2728   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2729
2730     assert(AllThreadsShouldSleep);
2731     assert(ActiveThreads > 0);
2732
2733     AllThreadsShouldSleep = false;
2734
2735     if (ActiveThreads == 1)
2736         return;
2737
2738 #if !defined(_MSC_VER)
2739     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2740     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2741     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2742 #else
2743     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2744         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2745 #endif
2746
2747   }
2748
2749
2750   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2751   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2752   // finished the job and should be idle.
2753
2754   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2755
2756     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2757
2758     // This makes the threads to go to sleep
2759     AllThreadsShouldSleep = true;
2760   }
2761
2762   /// The RootMoveList class
2763
2764   // RootMoveList c'tor
2765
2766   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2767
2768     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2769     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2770     StateInfo st;
2771     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2772
2773     // Generate all legal moves
2774     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2775
2776     // Add each move to the moves[] array
2777     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2778     {
2779         bool includeMove = includeAllMoves;
2780
2781         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2782             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2783
2784         if (!includeMove)
2785             continue;
2786
2787         // Find a quick score for the move
2788         init_ss_array(ss);
2789         pos.do_move(cur->move, st);
2790         moves[count].move = cur->move;
2791         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
2792         moves[count].pv[0] = cur->move;
2793         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2794         pos.undo_move(cur->move);
2795         count++;
2796     }
2797     sort();
2798   }
2799
2800
2801   // RootMoveList simple methods definitions
2802
2803   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2804
2805     moves[moveNum].nodes = nodes;
2806     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2807   }
2808
2809   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2810
2811     moves[moveNum].ourBeta = our;
2812     moves[moveNum].theirBeta = their;
2813   }
2814
2815   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2816
2817     int j;
2818
2819     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2820         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2821
2822     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2823   }
2824
2825
2826   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2827   // iteration.
2828
2829   void RootMoveList::sort() {
2830
2831     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2832   }
2833
2834
2835   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2836   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2837   // correctly in MultiPV mode.
2838
2839   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2840
2841     int i,j;
2842
2843     for (i = 1; i <= n; i++)
2844     {
2845         RootMove rm = moves[i];
2846         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2847             moves[j] = moves[j - 1];
2848
2849         moves[j] = rm;
2850     }
2851   }
2852
2853 } // namspace