Introduce bestMove to store PV move
[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, 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 = false;
239   const int LSNTime = 100; // 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);
289
290   template <NodeType PvNode>
291   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
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 update_pv(SearchStack* ss);
300   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack* ss);
301   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
302   bool value_is_mate(Value value);
303   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss);
304   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
305   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
306   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
307   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
308   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
309   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
310
311   int current_search_time();
312   int nps();
313   void poll();
314   void ponderhit();
315   void wait_for_stop_or_ponderhit();
316   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
317   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Value value);
318
319 #if !defined(_MSC_VER)
320   void *init_thread(void *threadID);
321 #else
322   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
323 #endif
324
325 }
326
327
328 ////
329 //// Functions
330 ////
331
332 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
333 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
334
335 void init_threads() { TM.init_threads(); }
336 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
337 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
338
339
340 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
341
342 void init_search() {
343
344   int d;  // depth (OnePly == 2)
345   int hd; // half depth (OnePly == 1)
346   int mc; // moveCount
347
348   // Init reductions array
349   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
350   {
351       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
352       double nonPVRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 1.5;
353       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
354       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
355   }
356
357   // Init futility margins array
358   for (d = 0; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
359       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = 112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45;
360
361   // Init futility move count array
362   for (d = 0; d < 32; d++)
363       FutilityMoveCountArray[d] = 3 + (1 << (3 * d / 8));
364 }
365
366
367 // SearchStack::init() initializes a search stack entry.
368 // Called at the beginning of search() when starting to examine a new node.
369 void SearchStack::init() {
370
371   pv[0] = pv[1] = bestMove = MOVE_NONE;
372   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
373   reduction = Depth(0);
374   eval = VALUE_NONE;
375 }
376
377 // SearchStack::initKillers() initializes killers for a search stack entry
378 void SearchStack::initKillers() {
379
380   mateKiller = MOVE_NONE;
381   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
382       killers[i] = MOVE_NONE;
383 }
384
385
386 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
387 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
388
389 int perft(Position& pos, Depth depth)
390 {
391     StateInfo st;
392     Move move;
393     int sum = 0;
394     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
395
396     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
397     // the moves, just to count them.
398     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
399     {
400         while (mp.get_next_move()) sum++;
401         return sum;
402     }
403
404     // Loop through all legal moves
405     CheckInfo ci(pos);
406     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
407     {
408         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
409         sum += perft(pos, depth - OnePly);
410         pos.undo_move(move);
411     }
412     return sum;
413 }
414
415
416 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
417 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
418 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
419 /// when a quit command is received during the search.
420
421 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
422            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
423            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
424
425   // Initialize global search variables
426   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
427   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
428   NodesSincePoll = 0;
429   TM.resetNodeCounters();
430   SearchStartTime = get_system_time();
431   ExactMaxTime = maxTime;
432   MaxDepth = maxDepth;
433   MaxNodes = maxNodes;
434   InfiniteSearch = infinite;
435   PonderSearch = ponder;
436   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
437
438   // Look for a book move, only during games, not tests
439   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
440   {
441       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
442           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
443
444       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
445       if (bookMove != MOVE_NONE)
446       {
447           if (PonderSearch)
448               wait_for_stop_or_ponderhit();
449
450           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
451           return true;
452       }
453   }
454
455   // Reset loseOnTime flag at the beginning of a new game
456   if (button_was_pressed("New Game"))
457       loseOnTime = false;
458
459   // Read UCI option values
460   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
461   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
462       TT.clear();
463
464   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
465   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
466   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
467   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
468   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
469   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
470   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
471   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
472   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
473   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
474   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
475   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
476
477   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
478   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
479   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
480   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
481   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
482
483   if (UseLogFile)
484       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
485
486   read_weights(pos.side_to_move());
487
488   // Set the number of active threads
489   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
490   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
491   {
492       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
493       init_eval(TM.active_threads());
494   }
495
496   // Wake up sleeping threads
497   TM.wake_sleeping_threads();
498
499   // Set thinking time
500   int myTime = time[side_to_move];
501   int myIncrement = increment[side_to_move];
502   if (UseTimeManagement)
503   {
504       if (!movesToGo) // Sudden death time control
505       {
506           if (myIncrement)
507           {
508               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
509               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
510           }
511           else // Blitz game without increment
512           {
513               MaxSearchTime = myTime / 30;
514               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
515           }
516       }
517       else // (x moves) / (y minutes)
518       {
519           if (movesToGo == 1)
520           {
521               MaxSearchTime = myTime / 2;
522               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
523           }
524           else
525           {
526               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
527               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
528           }
529       }
530
531       if (get_option_value_bool("Ponder"))
532       {
533           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
534           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
535       }
536   }
537
538   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
539   // heavy time pressure.
540   if (MaxNodes)
541       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
542   else if (myTime && myTime < 1000)
543       NodesBetweenPolls = 1000;
544   else if (myTime && myTime < 5000)
545       NodesBetweenPolls = 5000;
546   else
547       NodesBetweenPolls = 30000;
548
549   // Write search information to log file
550   if (UseLogFile)
551       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
552               << "infinite: "  << infinite
553               << " ponder: "   << ponder
554               << " time: "     << myTime
555               << " increment: " << myIncrement
556               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
557
558   // LSN filtering. Used only for developing purposes, disabled by default
559   if (   UseLSNFiltering
560       && loseOnTime)
561   {
562       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
563        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
564            /* wait here */;
565   }
566
567   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
568   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
569
570   if (UseLSNFiltering)
571   {
572       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
573       // decide to lose on time.
574       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
575           && myTime < LSNTime
576           && myIncrement == 0
577           && movesToGo == 0
578           && v < -LSNValue)
579       {
580           loseOnTime = true;
581       }
582       else if (loseOnTime)
583       {
584           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
585           loseOnTime = false;
586       }
587   }
588
589   if (UseLogFile)
590       LogFile.close();
591
592   TM.put_threads_to_sleep();
593
594   return !Quit;
595 }
596
597
598 namespace {
599
600   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
601   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
602   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
603   // reached.
604
605   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
606
607     Position p(pos, pos.thread());
608     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
609     Move EasyMove = MOVE_NONE;
610     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
611
612     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
613     RootMoveList rml(p, searchMoves);
614
615     // Handle special case of searching on a mate/stale position
616     if (rml.move_count() == 0)
617     {
618         if (PonderSearch)
619             wait_for_stop_or_ponderhit();
620
621         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
622     }
623
624     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
625     // so to output information also for iteration 1.
626     cout << "info depth " << 1
627          << "\ninfo depth " << 1
628          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
629          << " time " << current_search_time()
630          << " nodes " << TM.nodes_searched()
631          << " nps " << nps()
632          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
633
634     // Initialize
635     TT.new_search();
636     H.clear();
637     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
638     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
639     Iteration = 1;
640
641     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
642     if (   rml.move_count() == 1
643         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
644         EasyMove = rml.get_move(0);
645
646     // Iterative deepening loop
647     while (Iteration < PLY_MAX)
648     {
649         // Initialize iteration
650         Iteration++;
651         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
652
653         cout << "info depth " << Iteration << endl;
654
655         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
656         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
657         {
658             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
659             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
660
661             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
662             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
663
664             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
665             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
666         }
667
668         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
669         value = root_search(p, ss, rml, &alpha, &beta);
670
671         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
672         // been overwritten during the search.
673         TT.insert_pv(p, ss->pv);
674
675         if (AbortSearch)
676             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
677
678         //Save info about search result
679         ValueByIteration[Iteration] = value;
680
681         // Drop the easy move if differs from the new best move
682         if (ss->pv[0] != EasyMove)
683             EasyMove = MOVE_NONE;
684
685         if (UseTimeManagement)
686         {
687             // Time to stop?
688             bool stopSearch = false;
689
690             // Stop search early if there is only a single legal move,
691             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
692             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
693                 stopSearch = true;
694
695             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
696             if (  Iteration >= 6
697                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
698                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
699                 stopSearch = true;
700
701             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
702             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
703             if (   Iteration >= 8
704                 && EasyMove == ss->pv[0]
705                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
706                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
707                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
708                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
709                 stopSearch = true;
710
711             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
712             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
713                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
714                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
715
716             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
717             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
718             // move at the next iteration anyway.
719             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
720                 stopSearch = true;
721
722             if (stopSearch)
723             {
724                 if (PonderSearch)
725                     StopOnPonderhit = true;
726                 else
727                     break;
728             }
729         }
730
731         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
732             break;
733     }
734
735     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
736     // best move before we are told to do so.
737     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
738         wait_for_stop_or_ponderhit();
739     else
740         // Print final search statistics
741         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
742              << " nps " << nps()
743              << " time " << current_search_time()
744              << " hashfull " << TT.full() << endl;
745
746     // Print the best move and the ponder move to the standard output
747     if (ss->pv[0] == MOVE_NONE)
748     {
749         ss->pv[0] = rml.get_move(0);
750         ss->pv[1] = MOVE_NONE;
751     }
752
753     assert(ss->pv[0] != MOVE_NONE);
754
755     cout << "bestmove " << ss->pv[0];
756
757     if (ss->pv[1] != MOVE_NONE)
758         cout << " ponder " << ss->pv[1];
759
760     cout << endl;
761
762     if (UseLogFile)
763     {
764         if (dbg_show_mean)
765             dbg_print_mean(LogFile);
766
767         if (dbg_show_hit_rate)
768             dbg_print_hit_rate(LogFile);
769
770         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
771                 << "\nNodes/second: " << nps()
772                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss->pv[0]);
773
774         StateInfo st;
775         p.do_move(ss->pv[0], st);
776         LogFile << "\nPonder move: "
777                 << move_to_san(p, ss->pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
778                 << endl;
779     }
780     return rml.get_move_score(0);
781   }
782
783
784   // root_search() is the function which searches the root node. It is
785   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
786   // scheme, prints some information to the standard output and handles
787   // the fail low/high loops.
788
789   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
790
791     EvalInfo ei;
792     StateInfo st;
793     CheckInfo ci(pos);
794     int64_t nodes;
795     Move move;
796     Depth depth, ext, newDepth;
797     Value value, alpha, beta;
798     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
799     int researchCountFH, researchCountFL;
800
801     researchCountFH = researchCountFL = 0;
802     alpha = *alphaPtr;
803     beta = *betaPtr;
804     isCheck = pos.is_check();
805
806     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, init_ss_array() has already initialized root node)
807     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
808     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
809     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
810
811     // Step 5. Evaluate the position statically
812     // At root we do this only to get reference value for child nodes
813     if (!isCheck)
814         ss->eval = evaluate(pos, ei);
815
816     // Step 6. Razoring (omitted at root)
817     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
818     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
819     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
820
821     // Step extra. Fail low loop
822     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
823     // with bigger window until we are not failing low anymore.
824     while (1)
825     {
826         // Sort the moves before to (re)search
827         rml.sort();
828
829         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
830         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
831         {
832             // This is used by time management
833             FirstRootMove = (i == 0);
834
835             // Save the current node count before the move is searched
836             nodes = TM.nodes_searched();
837
838             // Reset beta cut-off counters
839             TM.resetBetaCounters();
840
841             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
842             // the standard output.
843             move = ss->currentMove = rml.get_move(i);
844
845             if (current_search_time() >= 1000)
846                 cout << "info currmove " << move
847                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
848
849             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
850             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
851
852             // Step 11. Decide the new search depth
853             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
854             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
855             newDepth = depth + ext;
856
857             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
858
859             // Step extra. Fail high loop
860             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
861             // high anymore.
862             value = - VALUE_INFINITE;
863
864             while (1)
865             {
866                 // Step 13. Make the move
867                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
868
869                 // Step extra. pv search
870                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
871                 // and for fail high research (value > alpha)
872                 if (i < MultiPV || value > alpha)
873                 {
874                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
875                     if (MultiPV > 1)
876                         alpha = -VALUE_INFINITE;
877
878                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
879                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
880                 }
881                 else
882                 {
883                     // Step 14. Reduced search
884                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
885                     bool doFullDepthSearch = true;
886
887                     if (    depth >= 3 * OnePly
888                         && !dangerous
889                         && !captureOrPromotion
890                         && !move_is_castle(move))
891                     {
892                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
893                         if (ss->reduction)
894                         {
895                             assert(newDepth-ss->reduction >= OnePly);
896
897                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
898                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
899                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
900                         }
901
902                         // The move failed high, but if reduction is very big we could
903                         // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
904                         // if the move fails high again then go with full depth search.
905                         if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
906                         {
907                             assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
908
909                             ss->reduction = OnePly;
910                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
911                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
912                         }
913                         ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
914                     }
915
916                     // Step 15. Full depth search
917                     if (doFullDepthSearch)
918                     {
919                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
920                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
921
922                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
923                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
924                         if (value > alpha)
925                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
926                     }
927                 }
928
929                 // Step 16. Undo move
930                 pos.undo_move(move);
931
932                 // Can we exit fail high loop ?
933                 if (AbortSearch || value < beta)
934                     break;
935
936                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
937                 // the score before research in case we run out of time while researching.
938                 rml.set_move_score(i, value);
939                 update_pv(ss);
940                 TT.extract_pv(pos, ss->pv, PLY_MAX);
941                 rml.set_move_pv(i, ss->pv);
942
943                 // Print information to the standard output
944                 print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
945
946                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
947                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
948                 researchCountFH++;
949
950             } // End of fail high loop
951
952             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
953             // was aborted because the user interrupted the search or because we
954             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
955             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
956             // move and/or PV.
957             if (AbortSearch)
958                 break;
959
960             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
961             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
962             int64_t our, their;
963             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
964             rml.set_beta_counters(i, our, their);
965             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
966
967             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
968             assert(value < beta);
969
970             // Step 17. Check for new best move
971             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
972                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
973             else
974             {
975                 // PV move or new best move!
976
977                 // Update PV
978                 rml.set_move_score(i, value);
979                 update_pv(ss);
980                 TT.extract_pv(pos, ss->pv, PLY_MAX);
981                 rml.set_move_pv(i, ss->pv);
982
983                 if (MultiPV == 1)
984                 {
985                     // We record how often the best move has been changed in each
986                     // iteration. This information is used for time managment: When
987                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
988                     if (i > 0)
989                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
990
991                     // Print information to the standard output
992                     print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
993
994                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
995                     if (value > alpha)
996                         alpha = value;
997                 }
998                 else // MultiPV > 1
999                 {
1000                     rml.sort_multipv(i);
1001                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
1002                     {
1003                         cout << "info multipv " << j + 1
1004                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
1005                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
1006                              << " time " << current_search_time()
1007                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
1008                              << " nps " << nps()
1009                              << " pv ";
1010
1011                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
1012                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1013
1014                         cout << endl;
1015                     }
1016                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
1017                 }
1018             } // PV move or new best move
1019
1020             assert(alpha >= *alphaPtr);
1021
1022             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
1023
1024             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
1025                 StopOnPonderhit = false;
1026         }
1027
1028         // Can we exit fail low loop ?
1029         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
1030             break;
1031
1032         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1033         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
1034         researchCountFL++;
1035
1036     } // Fail low loop
1037
1038     // Sort the moves before to return
1039     rml.sort();
1040
1041     return alpha;
1042   }
1043
1044
1045   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
1046
1047   template <NodeType PvNode>
1048   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1049
1050     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1051     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1052     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1053     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1054     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1055
1056     Move movesSearched[256];
1057     EvalInfo ei;
1058     StateInfo st;
1059     const TTEntry* tte;
1060     Key posKey;
1061     Move ttMove, move, excludedMove;
1062     Depth ext, newDepth;
1063     Value bestValue, value, oldAlpha;
1064     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
1065     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1066     bool mateThreat = false;
1067     int moveCount = 0;
1068     int threadID = pos.thread();
1069     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1070     oldAlpha = alpha;
1071
1072     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
1073     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1074     ss->init();
1075     (ss+2)->initKillers();
1076
1077     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
1078     {
1079         NodesSincePoll = 0;
1080         poll();
1081     }
1082
1083     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1084     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1085         return Value(0);
1086
1087     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1088         return VALUE_DRAW;
1089
1090     // Step 3. Mate distance pruning
1091     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1092     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1093     if (alpha >= beta)
1094         return alpha;
1095
1096     // Step 4. Transposition table lookup
1097
1098     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1099     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1100     excludedMove = ss->excludedMove;
1101     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1102
1103     tte = TT.retrieve(posKey);
1104     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1105
1106     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1107     // This is to avoid problems in the following areas:
1108     //
1109     // * Repetition draw detection
1110     // * Fifty move rule detection
1111     // * Searching for a mate
1112     // * Printing of full PV line
1113
1114     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1115     {
1116         // Refresh tte entry to avoid aging
1117         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->king_danger());
1118
1119         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1120         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1121     }
1122
1123     // Step 5. Evaluate the position statically
1124     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1125     isCheck = pos.is_check();
1126     if (!isCheck)
1127     {
1128         if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1129         {
1130             ss->eval = tte->static_value();
1131             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1132         }
1133         else
1134             ss->eval = evaluate(pos, ei);
1135
1136         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1137         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1138     }
1139
1140     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1141     if (   !PvNode
1142         &&  depth < RazorDepth
1143         && !isCheck
1144         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1145         &&  ttMove == MOVE_NONE
1146         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1147         && !value_is_mate(beta)
1148         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1149     {
1150         // Pass ss->eval to qsearch() and avoid an evaluate call
1151         if (!tte || tte->static_value() == VALUE_NONE)
1152             TT.store(posKey, ss->eval, VALUE_TYPE_EXACT, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1153
1154         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1155         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply);
1156         if (v < rbeta)
1157             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1158             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1159             return v;
1160     }
1161
1162     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1163     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1164     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1165     if (   !PvNode
1166         && !ss->skipNullMove
1167         &&  depth < RazorDepth
1168         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1169         && !isCheck
1170         && !value_is_mate(beta)
1171         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1172         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1173
1174     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1175     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1176     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1177     // NullMoveMargin under beta.
1178     if (   !PvNode
1179         && !ss->skipNullMove
1180         &&  depth > OnePly
1181         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0)
1182         && !isCheck
1183         && !value_is_mate(beta)
1184         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1185     {
1186         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1187
1188         // Null move dynamic reduction based on depth
1189         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1190
1191         // Null move dynamic reduction based on value
1192         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1193             R++;
1194
1195         pos.do_null_move(st);
1196         (ss+1)->skipNullMove = true;
1197
1198         nullValue = depth-R*OnePly < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1199                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, ply+1);
1200         (ss+1)->skipNullMove = false;
1201         pos.undo_null_move();
1202
1203         if (nullValue >= beta)
1204         {
1205             // Do not return unproven mate scores
1206             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1207                 nullValue = beta;
1208
1209             // Do zugzwang verification search at high depths
1210             if (depth < 6 * OnePly)
1211                 return nullValue;
1212
1213             ss->skipNullMove = true;
1214             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-5*OnePly, ply);
1215             ss->skipNullMove = false;
1216
1217             if (v >= beta)
1218                 return nullValue;
1219         }
1220         else
1221         {
1222             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1223             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1224             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1225             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1226             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1227             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1228             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1229                 mateThreat = true;
1230
1231             ss->threatMove = (ss+1)->currentMove;
1232             if (   depth < ThreatDepth
1233                 && (ss-1)->reduction
1234                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, ss->threatMove))
1235                 return beta - 1;
1236         }
1237     }
1238
1239     // Step 9. Internal iterative deepening
1240     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1241         &&  ttMove == MOVE_NONE
1242         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1243     {
1244         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1245
1246         ss->skipNullMove = true;
1247         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1248         ss->skipNullMove = false;
1249
1250         ttMove = ss->bestMove;
1251         tte = TT.retrieve(posKey);
1252     }
1253
1254     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1255     if (PvNode)
1256         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1257
1258     // Initialize a MovePicker object for the current position
1259     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1260     CheckInfo ci(pos);
1261     bool singularExtensionNode =   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1262                                 && tte && tte->move()
1263                                 && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1264                                 && is_lower_bound(tte->type())
1265                                 && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly;
1266
1267     // Step 10. Loop through moves
1268     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1269     while (   bestValue < beta
1270            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1271            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1272     {
1273       assert(move_is_ok(move));
1274
1275       if (move == excludedMove)
1276           continue;
1277
1278       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1279       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1280       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1281
1282       // Step 11. Decide the new search depth
1283       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1284
1285       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1286       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1287       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1288       if (   singularExtensionNode
1289           && move == tte->move()
1290           && ext < OnePly)
1291       {
1292           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1293
1294           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1295           {
1296               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1297               ss->excludedMove = move;
1298               ss->skipNullMove = true;
1299               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1300               ss->skipNullMove = false;
1301               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1302               if (v < ttValue - SingularExtensionMargin)
1303                   ext = OnePly;
1304           }
1305       }
1306
1307       newDepth = depth - OnePly + ext;
1308
1309       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1310       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1311
1312       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1313       if (   !PvNode
1314           && !captureOrPromotion
1315           && !isCheck
1316           && !dangerous
1317           &&  move != ttMove
1318           && !move_is_castle(move))
1319       {
1320           // Move count based pruning
1321           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1322               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1323               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1324               continue;
1325
1326           // Value based pruning
1327           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly for predicted depth,
1328           // but fixing this made program slightly weaker.
1329           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1330           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1331                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1332
1333           if (futilityValueScaled < beta)
1334           {
1335               if (futilityValueScaled > bestValue)
1336                   bestValue = futilityValueScaled;
1337               continue;
1338           }
1339       }
1340
1341       // Step 13. Make the move
1342       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1343
1344       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1345       // The first move in list is the expected PV
1346       if (PvNode && moveCount == 1)
1347           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1348                                     : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1349       else
1350       {
1351           // Step 14. Reduced depth search
1352           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1353           bool doFullDepthSearch = true;
1354
1355           if (    depth >= 3 * OnePly
1356               && !captureOrPromotion
1357               && !dangerous
1358               && !move_is_castle(move)
1359               && !move_is_killer(move, ss))
1360           {
1361               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1362               if (ss->reduction)
1363               {
1364                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1365                   value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1366                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1367
1368                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1369               }
1370
1371               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1372               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1373               // if the move fails high again then go with full depth search.
1374               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1375               {
1376                   assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1377
1378                   ss->reduction = OnePly;
1379                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, ply+1);
1380                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1381               }
1382               ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1383           }
1384
1385           // Step 15. Full depth search
1386           if (doFullDepthSearch)
1387           {
1388               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1389                                         : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1390
1391               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1392               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1393               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1394               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1395                   value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1396                                             : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1397           }
1398       }
1399
1400       // Step 16. Undo move
1401       pos.undo_move(move);
1402
1403       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1404
1405       // Step 17. Check for new best move
1406       if (value > bestValue)
1407       {
1408           bestValue = value;
1409           if (value > alpha)
1410           {
1411               if (PvNode && value < beta) // This guarantees that always: alpha < beta
1412                   alpha = value;
1413
1414               update_pv(ss);
1415
1416               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1417                   ss->mateKiller = move;
1418           }
1419       }
1420
1421       // Step 18. Check for split
1422       if (   depth >= MinimumSplitDepth
1423           && TM.active_threads() > 1
1424           && bestValue < beta
1425           && TM.available_thread_exists(threadID)
1426           && !AbortSearch
1427           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1428           && Iteration <= 99)
1429           TM.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1430                               mateThreat, &moveCount, &mp, PvNode);
1431     }
1432
1433     // Step 19. Check for mate and stalemate
1434     // All legal moves have been searched and if there are
1435     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1436     // If one move was excluded return fail low score.
1437     if (!moveCount)
1438         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1439
1440     // Step 20. Update tables
1441     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1442     // history counters, and killer moves.
1443     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1444         return bestValue;
1445
1446     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1447     move = (bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove);
1448     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), f, depth, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1449
1450     // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1451     if (bestValue >= beta)
1452     {
1453         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1454         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1455         {
1456             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1457             update_killers(move, ss);
1458         }
1459     }
1460
1461     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1462
1463     return bestValue;
1464   }
1465
1466
1467   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1468   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1469   // less than OnePly).
1470
1471   template <NodeType PvNode>
1472   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1473
1474     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1475     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1476     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1477     assert(depth <= 0);
1478     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1479     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1480
1481     EvalInfo ei;
1482     StateInfo st;
1483     Move ttMove, move;
1484     Value bestValue, value, futilityValue, futilityBase;
1485     bool isCheck, deepChecks, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1486     const TTEntry* tte;
1487     Value oldAlpha = alpha;
1488
1489     TM.incrementNodeCounter(pos.thread());
1490     ss->pv[0] = ss->pv[1] = ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1491     ss->eval = VALUE_NONE;
1492
1493     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1494     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1495         return VALUE_DRAW;
1496
1497     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1498     // pruning, but only for move ordering.
1499     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1500     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1501
1502     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1503     {
1504         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1505         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1506     }
1507
1508     isCheck = pos.is_check();
1509
1510     // Evaluate the position statically
1511     if (isCheck)
1512     {
1513         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1514         deepChecks = enoughMaterial = false;
1515     }
1516     else
1517     {
1518         if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1519         {
1520             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1521             bestValue = tte->static_value();
1522         }
1523         else
1524             bestValue = evaluate(pos, ei);
1525
1526         ss->eval = bestValue;
1527         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1528
1529         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1530         if (bestValue >= beta)
1531         {
1532             if (!tte)
1533                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1534
1535             return bestValue;
1536         }
1537
1538         if (PvNode && bestValue > alpha)
1539             alpha = bestValue;
1540
1541         // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1542         deepChecks = (depth == -OnePly && bestValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1543
1544         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1545         futilityBase = bestValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1546         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1547     }
1548
1549     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1550     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1551     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1552     // and we are near beta) will be generated.
1553     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1554     CheckInfo ci(pos);
1555
1556     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1557     while (   alpha < beta
1558            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1559     {
1560       assert(move_is_ok(move));
1561
1562       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1563
1564       // Futility pruning
1565       if (   !PvNode
1566           && !isCheck
1567           && !moveIsCheck
1568           &&  move != ttMove
1569           &&  enoughMaterial
1570           && !move_is_promotion(move)
1571           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1572       {
1573           futilityValue =  futilityBase
1574                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1575                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1576
1577           if (futilityValue < alpha)
1578           {
1579               if (futilityValue > bestValue)
1580                   bestValue = futilityValue;
1581               continue;
1582           }
1583       }
1584
1585       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1586       evasionPrunable =   isCheck
1587                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1588                        && !pos.move_is_capture(move)
1589                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1590                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1591
1592       // Don't search moves with negative SEE values
1593       if (   !PvNode
1594           && (!isCheck || evasionPrunable)
1595           &&  move != ttMove
1596           && !move_is_promotion(move)
1597           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1598           continue;
1599
1600       // Update current move
1601       ss->currentMove = move;
1602
1603       // Make and search the move
1604       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1605       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1);
1606       pos.undo_move(move);
1607
1608       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1609
1610       // New best move?
1611       if (value > bestValue)
1612       {
1613           bestValue = value;
1614           if (value > alpha)
1615           {
1616               alpha = value;
1617               update_pv(ss);
1618           }
1619        }
1620     }
1621
1622     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1623     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1624     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1625         return value_mated_in(ply);
1626
1627     // Update transposition table
1628     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1629     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1630     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), f, d, ss->bestMove, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1631
1632     // Update killers only for checking moves that fails high
1633     if (    bestValue >= beta
1634         && !pos.move_is_capture_or_promotion(ss->bestMove))
1635         update_killers(ss->bestMove, ss);
1636
1637     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1638
1639     return bestValue;
1640   }
1641
1642
1643   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1644   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1645   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1646   // table, done a null move search, and searched the first move before
1647   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1648   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1649   // care of after we return from the split point.
1650
1651   template <NodeType PvNode>
1652   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1653
1654     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1655     assert(TM.active_threads() > 1);
1656
1657     StateInfo st;
1658     Move move;
1659     Depth ext, newDepth;
1660     Value value;
1661     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1662     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1663     int moveCount;
1664     value = -VALUE_INFINITE;
1665
1666     Position pos(*sp->pos, threadID);
1667     CheckInfo ci(pos);
1668     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1669     isCheck = pos.is_check();
1670
1671     // Step 10. Loop through moves
1672     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1673     lock_grab(&(sp->lock));
1674
1675     while (    sp->bestValue < sp->beta
1676            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1677            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1678     {
1679       moveCount = ++sp->moveCount;
1680       lock_release(&(sp->lock));
1681
1682       assert(move_is_ok(move));
1683
1684       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1685       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1686
1687       // Step 11. Decide the new search depth
1688       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1689       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1690
1691       // Update current move
1692       ss->currentMove = move;
1693
1694       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1695       if (   !PvNode
1696           && !captureOrPromotion
1697           && !isCheck
1698           && !dangerous
1699           && !move_is_castle(move))
1700       {
1701           // Move count based pruning
1702           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1703               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1704               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1705           {
1706               lock_grab(&(sp->lock));
1707               continue;
1708           }
1709
1710           // Value based pruning
1711           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1712           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1713                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1714
1715           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1716           {
1717               lock_grab(&(sp->lock));
1718
1719               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1720                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1721               continue;
1722           }
1723       }
1724
1725       // Step 13. Make the move
1726       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1727
1728       // Step 14. Reduced search
1729       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1730       bool doFullDepthSearch = true;
1731
1732       if (   !captureOrPromotion
1733           && !dangerous
1734           && !move_is_castle(move)
1735           && !move_is_killer(move, ss))
1736       {
1737           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1738           if (ss->reduction)
1739           {
1740               Value localAlpha = sp->alpha;
1741               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1742               value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1743                                  : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, d, sp->ply+1);
1744
1745               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1746           }
1747
1748           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1749           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1750           // if the move fails high again then go with full depth search.
1751           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1752           {
1753               assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1754
1755               ss->reduction = OnePly;
1756               Value localAlpha = sp->alpha;
1757               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, sp->ply+1);
1758               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1759           }
1760           ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1761       }
1762
1763       // Step 15. Full depth search
1764       if (doFullDepthSearch)
1765       {
1766           Value localAlpha = sp->alpha;
1767           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1768                                     : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1);
1769
1770           // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1771           // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1772           // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1773           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1774               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, Depth(0), sp->ply+1)
1775                                         : - search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1);
1776       }
1777
1778       // Step 16. Undo move
1779       pos.undo_move(move);
1780
1781       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1782
1783       // Step 17. Check for new best move
1784       lock_grab(&(sp->lock));
1785
1786       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1787       {
1788           sp->bestValue = value;
1789
1790           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1791           {
1792               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1793                   sp->stopRequest = true;
1794
1795               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1796                   sp->alpha = value;
1797
1798               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss);
1799           }
1800       }
1801     }
1802
1803     /* Here we have the lock still grabbed */
1804
1805     sp->slaves[threadID] = 0;
1806
1807     lock_release(&(sp->lock));
1808   }
1809
1810   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
1811   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
1812   // current node.
1813
1814   void update_pv(SearchStack* ss) {
1815
1816     Move* src = (ss+1)->pv;
1817     Move* dst = ss->pv;
1818
1819     *dst = ss->bestMove = ss->currentMove;
1820
1821     do
1822         *++dst = *src;
1823     while (*src++ != MOVE_NONE);
1824   }
1825
1826
1827   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
1828   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
1829   // the PV at the parent node.
1830
1831   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack* ss) {
1832
1833     Move* src = (ss+1)->pv;
1834     Move* dst = ss->pv;
1835     Move* pdst = pss->pv;
1836
1837     *dst = *pdst = pss->bestMove = ss->bestMove = ss->currentMove;
1838
1839     do
1840         *++dst = *++pdst = *src;
1841     while (*src++ != MOVE_NONE);
1842   }
1843
1844
1845   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1846   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1847   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1848   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1849   // second move is assumed to be a move from the current position.
1850
1851   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1852
1853     Square f1, t1, f2, t2;
1854     Piece p;
1855
1856     assert(move_is_ok(m1));
1857     assert(move_is_ok(m2));
1858
1859     if (m2 == MOVE_NONE)
1860         return false;
1861
1862     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1863     f2 = move_from(m2);
1864     t1 = move_to(m1);
1865     if (f2 == t1)
1866         return true;
1867
1868     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1869     t2 = move_to(m2);
1870     f1 = move_from(m1);
1871     if (t2 == f1)
1872         return true;
1873
1874     // Case 3: Moving through the vacated square
1875     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1876         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1877       return true;
1878
1879     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1880     p = pos.piece_on(t1);
1881     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1882         return true;
1883
1884     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1885     if (    piece_is_slider(p)
1886         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1887         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1888     {
1889         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1890         // move is the opposite of the checking piece.
1891         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1892         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1893
1894         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1895             return true;
1896     }
1897     return false;
1898   }
1899
1900
1901   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
1902   // eventually compensated for the ply.
1903
1904   bool value_is_mate(Value value) {
1905
1906     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1907
1908     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1909           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1910   }
1911
1912
1913   // move_is_killer() checks if the given move is among the
1914   // killer moves of that ply.
1915
1916   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1917
1918       const Move* k = ss->killers;
1919       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
1920           if (*k == m)
1921               return true;
1922
1923       return false;
1924   }
1925
1926
1927   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1928   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1929   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1930   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1931   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1932   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1933   template <NodeType PvNode>
1934   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1935                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1936
1937     assert(m != MOVE_NONE);
1938
1939     Depth result = Depth(0);
1940     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1941
1942     if (*dangerous)
1943     {
1944         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1945             result += CheckExtension[PvNode];
1946
1947         if (singleEvasion)
1948             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1949
1950         if (mateThreat)
1951             result += MateThreatExtension[PvNode];
1952     }
1953
1954     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1955     {
1956         Color c = pos.side_to_move();
1957         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1958         {
1959             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1960             *dangerous = true;
1961         }
1962         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1963         {
1964             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1965             *dangerous = true;
1966         }
1967     }
1968
1969     if (   captureOrPromotion
1970         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1971         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1972             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1973         && !move_is_promotion(m)
1974         && !move_is_ep(m))
1975     {
1976         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1977         *dangerous = true;
1978     }
1979
1980     if (   PvNode
1981         && captureOrPromotion
1982         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1983         && pos.see_sign(m) >= 0)
1984     {
1985         result += OnePly/2;
1986         *dangerous = true;
1987     }
1988
1989     return Min(result, OnePly);
1990   }
1991
1992
1993   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1994   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1995
1996   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1997
1998     assert(move_is_ok(m));
1999     assert(threat && move_is_ok(threat));
2000     assert(!pos.move_is_check(m));
2001     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2002     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2003
2004     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2005
2006     mfrom = move_from(m);
2007     mto = move_to(m);
2008     tfrom = move_from(threat);
2009     tto = move_to(threat);
2010
2011     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2012     if (mfrom == tto)
2013         return true;
2014
2015     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2016     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2017     if (   pos.move_is_capture(threat)
2018         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2019             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2020         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2021         return true;
2022
2023     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2024     // prune safe moves which block its ray.
2025     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2026         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2027         && pos.see_sign(m) >= 0)
2028         return true;
2029
2030     return false;
2031   }
2032
2033
2034   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2035   // can be used at a given point in search.
2036
2037   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2038
2039     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2040
2041     return   (   tte->depth() >= depth
2042               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2043               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2044
2045           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2046               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2047   }
2048
2049
2050   // refine_eval() returns the transposition table score if
2051   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2052
2053   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2054
2055       if (!tte)
2056           return defaultEval;
2057
2058       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2059
2060       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2061           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2062           return v;
2063
2064       return defaultEval;
2065   }
2066
2067
2068   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2069   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2070
2071   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2072                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2073
2074     Move m;
2075
2076     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2077
2078     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2079     {
2080         m = movesSearched[i];
2081
2082         assert(m != move);
2083
2084         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2085             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2086     }
2087   }
2088
2089
2090   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2091   // among the killer moves of that ply.
2092
2093   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2094
2095     if (m == ss->killers[0])
2096         return;
2097
2098     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2099         ss->killers[i] = ss->killers[i - 1];
2100
2101     ss->killers[0] = m;
2102   }
2103
2104
2105   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2106   // the static position evaluation before and after the move.
2107
2108   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2109
2110     if (   m != MOVE_NULL
2111         && before != VALUE_NONE
2112         && after != VALUE_NONE
2113         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2114         && !move_is_castle(m)
2115         && !move_is_promotion(m))
2116         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2117   }
2118
2119
2120   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2121   // since the beginning of the current search.
2122
2123   int current_search_time() {
2124
2125     return get_system_time() - SearchStartTime;
2126   }
2127
2128
2129   // nps() computes the current nodes/second count.
2130
2131   int nps() {
2132
2133     int t = current_search_time();
2134     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2135   }
2136
2137
2138   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2139   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2140   // search.
2141
2142   void poll() {
2143
2144     static int lastInfoTime;
2145     int t = current_search_time();
2146
2147     //  Poll for input
2148     if (Bioskey())
2149     {
2150         // We are line oriented, don't read single chars
2151         std::string command;
2152
2153         if (!std::getline(std::cin, command))
2154             command = "quit";
2155
2156         if (command == "quit")
2157         {
2158             AbortSearch = true;
2159             PonderSearch = false;
2160             Quit = true;
2161             return;
2162         }
2163         else if (command == "stop")
2164         {
2165             AbortSearch = true;
2166             PonderSearch = false;
2167         }
2168         else if (command == "ponderhit")
2169             ponderhit();
2170     }
2171
2172     // Print search information
2173     if (t < 1000)
2174         lastInfoTime = 0;
2175
2176     else if (lastInfoTime > t)
2177         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2178         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2179         lastInfoTime = 0;
2180
2181     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2182     {
2183         lastInfoTime = t;
2184
2185         if (dbg_show_mean)
2186             dbg_print_mean();
2187
2188         if (dbg_show_hit_rate)
2189             dbg_print_hit_rate();
2190
2191         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2192              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2193     }
2194
2195     // Should we stop the search?
2196     if (PonderSearch)
2197         return;
2198
2199     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2200                            && !AspirationFailLow
2201                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2202
2203     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2204                      || stillAtFirstMove;
2205
2206     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2207         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2208         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2209         AbortSearch = true;
2210   }
2211
2212
2213   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2214   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2215   // it correctly predicted the opponent's move.
2216
2217   void ponderhit() {
2218
2219     int t = current_search_time();
2220     PonderSearch = false;
2221
2222     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2223                            && !AspirationFailLow
2224                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2225
2226     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2227                      || stillAtFirstMove;
2228
2229     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2230         AbortSearch = true;
2231   }
2232
2233
2234   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2235   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2236
2237   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2238
2239     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2240     {
2241         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2242         ss->skipNullMove = false;
2243
2244         if (i < 3)
2245         {
2246             ss->init();
2247             ss->initKillers();
2248         }
2249     }
2250   }
2251
2252
2253   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2254   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2255   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2256   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2257   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2258   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2259
2260   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2261
2262     std::string command;
2263
2264     while (true)
2265     {
2266         if (!std::getline(std::cin, command))
2267             command = "quit";
2268
2269         if (command == "quit")
2270         {
2271             Quit = true;
2272             break;
2273         }
2274         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2275             break;
2276     }
2277   }
2278
2279
2280   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2281   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2282
2283   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Value value) {
2284
2285     cout << "info depth " << Iteration
2286          << " score " << value_to_string(value)
2287          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
2288             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
2289          << " time "  << current_search_time()
2290          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2291          << " nps "   << nps()
2292          << " pv ";
2293
2294     for (int j = 0; ss->pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
2295         cout << ss->pv[j] << " ";
2296
2297     cout << endl;
2298
2299     if (UseLogFile)
2300     {
2301         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
2302             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
2303
2304         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2305                              TM.nodes_searched(), value, type, ss->pv) << endl;
2306     }
2307   }
2308
2309
2310   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2311   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2312   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2313   // threads and one for Windows threads.
2314
2315 #if !defined(_MSC_VER)
2316
2317   void* init_thread(void *threadID) {
2318
2319     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2320     return NULL;
2321   }
2322
2323 #else
2324
2325   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2326
2327     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2328     return 0;
2329   }
2330
2331 #endif
2332
2333
2334   /// The ThreadsManager class
2335
2336   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2337   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2338   // counters used to sort the moves at root.
2339
2340   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2341
2342     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2343         threads[i].nodes = 0ULL;
2344   }
2345
2346   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2347
2348     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2349         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2350   }
2351
2352   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2353
2354     int64_t result = 0ULL;
2355     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2356         result += threads[i].nodes;
2357
2358     return result;
2359   }
2360
2361   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2362
2363     our = their = 0UL;
2364     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2365     {
2366         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2367         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2368     }
2369   }
2370
2371
2372   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2373   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2374   // object for which the current thread is the master.
2375
2376   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2377
2378     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2379
2380     while (true)
2381     {
2382         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2383         // master should exit as last one.
2384         if (AllThreadsShouldExit)
2385         {
2386             assert(!sp);
2387             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2388             return;
2389         }
2390
2391         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2392         // instead of wasting CPU time polling for work.
2393         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2394         {
2395             assert(!sp);
2396             assert(threadID != 0);
2397             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2398
2399 #if !defined(_MSC_VER)
2400             lock_grab(&WaitLock);
2401             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2402                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2403             lock_release(&WaitLock);
2404 #else
2405             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2406 #endif
2407         }
2408
2409         // If thread has just woken up, mark it as available
2410         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2411             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2412
2413         // If this thread has been assigned work, launch a search
2414         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2415         {
2416             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2417
2418             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2419
2420             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2421                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2422             else
2423                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2424
2425             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2426
2427             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2428         }
2429
2430         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2431         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2432         int i = 0;
2433         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2434
2435         if (i == ActiveThreads)
2436         {
2437             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2438             // be sure sp->lock has been released before to return.
2439             lock_grab(&(sp->lock));
2440             lock_release(&(sp->lock));
2441
2442             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2443
2444             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2445             return;
2446         }
2447     }
2448   }
2449
2450
2451   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2452   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2453   // objects.
2454
2455   void ThreadsManager::init_threads() {
2456
2457     volatile int i;
2458     bool ok;
2459
2460 #if !defined(_MSC_VER)
2461     pthread_t pthread[1];
2462 #endif
2463
2464     // Initialize global locks
2465     lock_init(&MPLock, NULL);
2466     lock_init(&WaitLock, NULL);
2467
2468 #if !defined(_MSC_VER)
2469     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2470 #else
2471     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2472         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2473 #endif
2474
2475     // Initialize SplitPointStack locks
2476     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2477         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2478             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2479
2480     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2481     AllThreadsShouldExit = false;
2482
2483     // Threads will be put to sleep as soon as created
2484     AllThreadsShouldSleep = true;
2485
2486     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2487     ActiveThreads = 1;
2488     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2489     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2490         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2491
2492     // Launch the helper threads
2493     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2494     {
2495
2496 #if !defined(_MSC_VER)
2497         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2498 #else
2499         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2500 #endif
2501
2502         if (!ok)
2503         {
2504             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2505             Application::exit_with_failure();
2506         }
2507
2508         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2509         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2510     }
2511   }
2512
2513
2514   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2515   // helper threads exit cleanly.
2516
2517   void ThreadsManager::exit_threads() {
2518
2519     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2520     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2521     wake_sleeping_threads();
2522
2523     // This makes the threads to exit idle_loop()
2524     AllThreadsShouldExit = true;
2525
2526     // Wait for thread termination
2527     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2528         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2529
2530     // Now we can safely destroy the locks
2531     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2532         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2533             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2534
2535     lock_destroy(&WaitLock);
2536     lock_destroy(&MPLock);
2537   }
2538
2539
2540   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2541   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2542   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2543
2544   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2545
2546     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2547
2548     SplitPoint* sp;
2549
2550     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2551     return sp != NULL;
2552   }
2553
2554
2555   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2556   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2557   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2558   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2559   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2560   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2561   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2562
2563   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2564
2565     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2566     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2567     assert(ActiveThreads > 1);
2568
2569     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2570         return false;
2571
2572     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2573     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2574
2575     if (localActiveSplitPoints == 0)
2576         // No active split points means that the thread is available as
2577         // a slave for any other thread.
2578         return true;
2579
2580     if (ActiveThreads == 2)
2581         return true;
2582
2583     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2584     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2585     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2586     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2587         return true;
2588
2589     return false;
2590   }
2591
2592
2593   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2594   // a slave for the thread with threadID "master".
2595
2596   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2597
2598     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2599     assert(ActiveThreads > 1);
2600
2601     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2602         if (thread_is_available(i, master))
2603             return true;
2604
2605     return false;
2606   }
2607
2608
2609   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2610   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2611   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2612   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2613   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2614   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2615   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2616   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2617   // split() returns.
2618
2619   template <bool Fake>
2620   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2621                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, bool mateThreat,
2622                              int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2623     assert(p.is_ok());
2624     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2625     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2626     assert(*bestValue <= *alpha);
2627     assert(*alpha < beta);
2628     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2629     assert(depth > Depth(0));
2630     assert(p.thread() >= 0 && p.thread() < ActiveThreads);
2631     assert(ActiveThreads > 1);
2632
2633     int master = p.thread();
2634
2635     lock_grab(&MPLock);
2636
2637     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2638     // active split points, don't split.
2639     if (   !available_thread_exists(master)
2640         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2641     {
2642         lock_release(&MPLock);
2643         return;
2644     }
2645
2646     // Pick the next available split point object from the split point stack
2647     SplitPoint* splitPoint = &SplitPointStack[master][threads[master].activeSplitPoints];
2648
2649     // Initialize the split point object
2650     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2651     splitPoint->stopRequest = false;
2652     splitPoint->ply = ply;
2653     splitPoint->depth = depth;
2654     splitPoint->mateThreat = mateThreat;
2655     splitPoint->alpha = *alpha;
2656     splitPoint->beta = beta;
2657     splitPoint->pvNode = pvNode;
2658     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2659     splitPoint->mp = mp;
2660     splitPoint->moveCount = *moveCount;
2661     splitPoint->pos = &p;
2662     splitPoint->parentSstack = ss;
2663     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2664         splitPoint->slaves[i] = 0;
2665
2666     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2667     threads[master].activeSplitPoints++;
2668
2669     // If we are here it means we are not available
2670     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2671
2672     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2673
2674     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2675     for (int i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2676         if (thread_is_available(i, master))
2677         {
2678             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2679             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2680             splitPoint->slaves[i] = 1;
2681             workersCnt++;
2682         }
2683
2684     assert(Fake || workersCnt > 1);
2685
2686     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2687     lock_release(&MPLock);
2688
2689     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2690     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2691     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2692         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2693         {
2694             memcpy(splitPoint->sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2695
2696             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2697
2698             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2699         }
2700
2701     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2702     // which it will instantly launch a search, because its state is
2703     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2704     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2705     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2706     idle_loop(master, splitPoint);
2707
2708     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2709     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2710     lock_grab(&MPLock);
2711
2712     *alpha = splitPoint->alpha;
2713     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2714     threads[master].activeSplitPoints--;
2715     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2716
2717     lock_release(&MPLock);
2718   }
2719
2720
2721   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2722   // to start a new search from the root.
2723
2724   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2725
2726     assert(AllThreadsShouldSleep);
2727     assert(ActiveThreads > 0);
2728
2729     AllThreadsShouldSleep = false;
2730
2731     if (ActiveThreads == 1)
2732         return;
2733
2734 #if !defined(_MSC_VER)
2735     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2736     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2737     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2738 #else
2739     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2740         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2741 #endif
2742
2743   }
2744
2745
2746   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2747   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2748   // finished the job and should be idle.
2749
2750   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2751
2752     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2753
2754     // This makes the threads to go to sleep
2755     AllThreadsShouldSleep = true;
2756   }
2757
2758   /// The RootMoveList class
2759
2760   // RootMoveList c'tor
2761
2762   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2763
2764     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2765     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2766     StateInfo st;
2767     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2768
2769     // Generate all legal moves
2770     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2771
2772     // Add each move to the moves[] array
2773     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2774     {
2775         bool includeMove = includeAllMoves;
2776
2777         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2778             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2779
2780         if (!includeMove)
2781             continue;
2782
2783         // Find a quick score for the move
2784         init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2785         pos.do_move(cur->move, st);
2786         moves[count].move = cur->move;
2787         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1);
2788         moves[count].pv[0] = cur->move;
2789         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2790         pos.undo_move(cur->move);
2791         count++;
2792     }
2793     sort();
2794   }
2795
2796
2797   // RootMoveList simple methods definitions
2798
2799   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2800
2801     moves[moveNum].nodes = nodes;
2802     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2803   }
2804
2805   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2806
2807     moves[moveNum].ourBeta = our;
2808     moves[moveNum].theirBeta = their;
2809   }
2810
2811   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2812
2813     int j;
2814
2815     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2816         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2817
2818     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2819   }
2820
2821
2822   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2823   // iteration.
2824
2825   void RootMoveList::sort() {
2826
2827     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2828   }
2829
2830
2831   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2832   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2833   // correctly in MultiPV mode.
2834
2835   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2836
2837     int i,j;
2838
2839     for (i = 1; i <= n; i++)
2840     {
2841         RootMove rm = moves[i];
2842         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2843             moves[j] = moves[j - 1];
2844
2845         moves[j] = rm;
2846     }
2847   }
2848
2849 } // namspace