bd7c8b47742eb7418c1a0afdc23d1552c51afae6
[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   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
58   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
59   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
60   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
61
62   class ThreadsManager {
63     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
64        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
65        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
66     */
67   public:
68     void init_threads();
69     void exit_threads();
70
71     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
72     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
73     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
74     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
75
76     void resetNodeCounters();
77     void resetBetaCounters();
78     int64_t nodes_searched() const;
79     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
80     bool available_thread_exists(int master) const;
81     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
82     bool thread_should_stop(int threadID) const;
83     void wake_sleeping_threads();
84     void put_threads_to_sleep();
85     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
86
87     template <bool Fake>
88     bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
89                Depth depth, bool mateThreat, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode);
90
91   private:
92     friend void poll();
93
94     int ActiveThreads;
95     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
96     Thread threads[MAX_THREADS];
97     SplitPoint SplitPointStack[MAX_THREADS][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
98
99     Lock MPLock, WaitLock;
100
101 #if !defined(_MSC_VER)
102     pthread_cond_t WaitCond;
103 #else
104     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
105 #endif
106
107   };
108
109
110   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
111   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
112   // in the case of moves which fail low).
113
114   struct RootMove {
115
116     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
117
118     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
119     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
120     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
121     // have equal score but m1 has the higher node count.
122     bool operator<(const RootMove& m) const {
123
124         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
125     }
126
127     Move move;
128     Value score;
129     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
130     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
131   };
132
133
134   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
135   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
136
137   class RootMoveList {
138
139   public:
140     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
141
142     int move_count() const { return count; }
143     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
144     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
145     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
146     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
147     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
148
149     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
150     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
151     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
152     void sort();
153     void sort_multipv(int n);
154
155   private:
156     static const int MaxRootMoves = 500;
157     RootMove moves[MaxRootMoves];
158     int count;
159   };
160
161
162   /// Adjustments
163
164   // Step 6. Razoring
165
166   // Maximum depth for razoring
167   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
168
169   // Dynamic razoring margin based on depth
170   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
171
172   // Step 8. Null move search with verification search
173
174   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
175   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
176   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
177
178   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
179   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
180
181   // Step 9. Internal iterative deepening
182
183   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
184   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 5 * OnePly /* PV */};
185
186   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
187   // when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
188   const Value IIDMargin = Value(0x100);
189
190   // Step 11. Decide the new search depth
191
192   // Extensions. Configurable UCI options
193   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
194   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
195   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
196
197   // Minimum depth for use of singular extension
198   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 6 * OnePly /* PV */};
199
200   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
201   // remaining ones we will extend it.
202   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
203
204   // Step 12. Futility pruning
205
206   // Futility margin for quiescence search
207   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
208
209   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
210   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
211   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
212
213   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 0)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
214   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
215
216   // Step 14. Reduced search
217
218   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
219   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
220
221   template <NodeType PV>
222   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
223
224   // Common adjustments
225
226   // Search depth at iteration 1
227   const Depth InitialDepth = OnePly;
228
229   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
230   // better than the second best move.
231   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
232
233   // Last seconds noise filtering (LSN)
234   const bool UseLSNFiltering = true;
235   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
236   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
237   bool loseOnTime = false;
238
239
240   /// Global variables
241
242   // Iteration counter
243   int Iteration;
244
245   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
246   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
247   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
248
249   // Search window management
250   int AspirationDelta;
251
252   // MultiPV mode
253   int MultiPV;
254
255   // Time managment variables
256   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
257   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
258   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
259   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
260
261   // Log file
262   bool UseLogFile;
263   std::ofstream LogFile;
264
265   // Multi-threads related variables
266   Depth MinimumSplitDepth;
267   int MaxThreadsPerSplitPoint;
268   ThreadsManager TM;
269
270   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
271   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
272   int NodesSincePoll;
273   int NodesBetweenPolls = 30000;
274
275   // History table
276   History H;
277
278   /// Local functions
279
280   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
281   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
282
283   template <NodeType PvNode>
284   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID,  Move excludedMove = MOVE_NONE);
285
286   template <NodeType PvNode>
287   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
288
289   template <NodeType PvNode>
290   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
291
292   template <NodeType PvNode>
293   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
294
295   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
296   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
297   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
298   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
299   bool value_is_mate(Value value);
300   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
301   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
302   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
303   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
304   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
305   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
306   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
307   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
308
309   int current_search_time();
310   int nps();
311   void poll();
312   void ponderhit();
313   void wait_for_stop_or_ponderhit();
314   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
315   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value);
316
317 #if !defined(_MSC_VER)
318   void *init_thread(void *threadID);
319 #else
320   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
321 #endif
322
323 }
324
325
326 ////
327 //// Functions
328 ////
329
330 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
331 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
332
333 void init_threads() { TM.init_threads(); }
334 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
335 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
336
337
338 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
339 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
340
341 int perft(Position& pos, Depth depth)
342 {
343     StateInfo st;
344     Move move;
345     int sum = 0;
346     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
347
348     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
349     // the moves, just to count them.
350     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
351     {
352         while (mp.get_next_move()) sum++;
353         return sum;
354     }
355
356     // Loop through all legal moves
357     CheckInfo ci(pos);
358     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
359     {
360         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
361         sum += perft(pos, depth - OnePly);
362         pos.undo_move(move);
363     }
364     return sum;
365 }
366
367
368 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
369 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
370 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
371 /// when a quit command is received during the search.
372
373 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
374            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
375            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
376
377   // Initialize global search variables
378   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
379   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
380   NodesSincePoll = 0;
381   TM.resetNodeCounters();
382   SearchStartTime = get_system_time();
383   ExactMaxTime = maxTime;
384   MaxDepth = maxDepth;
385   MaxNodes = maxNodes;
386   InfiniteSearch = infinite;
387   PonderSearch = ponder;
388   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
389
390   // Look for a book move, only during games, not tests
391   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
392   {
393       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
394           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
395
396       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
397       if (bookMove != MOVE_NONE)
398       {
399           if (PonderSearch)
400               wait_for_stop_or_ponderhit();
401
402           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
403           return true;
404       }
405   }
406
407   // Reset loseOnTime flag at the beginning of a new game
408   if (button_was_pressed("New Game"))
409       loseOnTime = false;
410
411   // Read UCI option values
412   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
413   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
414       TT.clear();
415
416   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
417   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
418   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
419   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
420   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
421   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
422   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
423   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
424   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
425   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
426   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
427   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
428
429   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
430   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
431   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
432   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
433   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
434
435   if (UseLogFile)
436       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
437
438   read_weights(pos.side_to_move());
439
440   // Set the number of active threads
441   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
442   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
443   {
444       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
445       init_eval(TM.active_threads());
446   }
447
448   // Wake up sleeping threads
449   TM.wake_sleeping_threads();
450
451   // Set thinking time
452   int myTime = time[side_to_move];
453   int myIncrement = increment[side_to_move];
454   if (UseTimeManagement)
455   {
456       if (!movesToGo) // Sudden death time control
457       {
458           if (myIncrement)
459           {
460               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
461               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
462           }
463           else // Blitz game without increment
464           {
465               MaxSearchTime = myTime / 30;
466               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
467           }
468       }
469       else // (x moves) / (y minutes)
470       {
471           if (movesToGo == 1)
472           {
473               MaxSearchTime = myTime / 2;
474               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
475           }
476           else
477           {
478               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
479               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
480           }
481       }
482
483       if (get_option_value_bool("Ponder"))
484       {
485           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
486           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
487       }
488   }
489
490   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
491   // heavy time pressure.
492   if (MaxNodes)
493       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
494   else if (myTime && myTime < 1000)
495       NodesBetweenPolls = 1000;
496   else if (myTime && myTime < 5000)
497       NodesBetweenPolls = 5000;
498   else
499       NodesBetweenPolls = 30000;
500
501   // Write search information to log file
502   if (UseLogFile)
503       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
504               << "infinite: "  << infinite
505               << " ponder: "   << ponder
506               << " time: "     << myTime
507               << " increment: " << myIncrement
508               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
509
510   // LSN filtering. Used only for developing purposes, disabled by default
511   if (   UseLSNFiltering
512       && loseOnTime)
513   {
514       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
515        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
516            /* wait here */;
517   }
518
519   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
520   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
521
522   if (UseLSNFiltering)
523   {
524       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
525       // decide to lose on time.
526       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
527           && myTime < LSNTime
528           && myIncrement == 0
529           && movesToGo == 0
530           && v < -LSNValue)
531       {
532           loseOnTime = true;
533       }
534       else if (loseOnTime)
535       {
536           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
537           loseOnTime = false;
538       }
539   }
540
541   if (UseLogFile)
542       LogFile.close();
543
544   TM.put_threads_to_sleep();
545
546   return !Quit;
547 }
548
549
550 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
551
552 void init_search() {
553
554   // Init our reduction lookup tables
555   for (int i = 1; i < 64; i++) // i == depth (OnePly = 1)
556       for (int j = 1; j < 64; j++) // j == moveNumber
557       {
558           double    pvRed = log(double(i)) * log(double(j)) / 3.0;
559           double nonPVRed = log(double(i)) * log(double(j)) / 1.5;
560           ReductionMatrix[PV][i][j]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
561           ReductionMatrix[NonPV][i][j] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
562       }
563
564   // Init futility margins array
565   for (int i = 0; i < 16; i++) // i == depth (OnePly = 2)
566       for (int j = 0; j < 64; j++) // j == moveNumber
567       {
568           // FIXME: test using log instead of BSR
569           FutilityMarginsMatrix[i][j] = (i < 2 ? 0 : 112 * bitScanReverse32(i * i / 2)) - 8 * j + 45;
570       }
571
572   // Init futility move count array
573   for (int i = 0; i < 32; i++) // i == depth (OnePly = 2)
574       FutilityMoveCountArray[i] = 3 + (1 << (3 * i / 8));
575 }
576
577
578 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
579 // new search from the root.
580 void SearchStack::init(int ply) {
581
582   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
583   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
584   reduction = Depth(0);
585   eval = VALUE_NONE;
586 }
587
588 void SearchStack::initKillers() {
589
590   mateKiller = MOVE_NONE;
591   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
592       killers[i] = MOVE_NONE;
593 }
594
595 namespace {
596
597   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
598   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
599   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
600   // reached.
601
602   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
603
604     Position p(pos);
605     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
606     Move EasyMove = MOVE_NONE;
607     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
608
609     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
610     RootMoveList rml(p, searchMoves);
611
612     // Handle special case of searching on a mate/stale position
613     if (rml.move_count() == 0)
614     {
615         if (PonderSearch)
616             wait_for_stop_or_ponderhit();
617
618         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
619     }
620
621     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
622     // so to output information also for iteration 1.
623     cout << "info depth " << 1
624          << "\ninfo depth " << 1
625          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
626          << " time " << current_search_time()
627          << " nodes " << TM.nodes_searched()
628          << " nps " << nps()
629          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
630
631     // Initialize
632     TT.new_search();
633     H.clear();
634     init_ss_array(ss);
635     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
636     Iteration = 1;
637
638     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
639     if (   rml.move_count() == 1
640         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
641         EasyMove = rml.get_move(0);
642
643     // Iterative deepening loop
644     while (Iteration < PLY_MAX)
645     {
646         // Initialize iteration
647         Iteration++;
648         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
649
650         cout << "info depth " << Iteration << endl;
651
652         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
653         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
654         {
655             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
656             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
657
658             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
659             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
660
661             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
662             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
663         }
664
665         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
666         value = root_search(p, ss, rml, &alpha, &beta);
667
668         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
669         // been overwritten during the search.
670         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
671
672         if (AbortSearch)
673             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
674
675         //Save info about search result
676         ValueByIteration[Iteration] = value;
677
678         // Drop the easy move if differs from the new best move
679         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
680             EasyMove = MOVE_NONE;
681
682         if (UseTimeManagement)
683         {
684             // Time to stop?
685             bool stopSearch = false;
686
687             // Stop search early if there is only a single legal move,
688             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
689             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
690                 stopSearch = true;
691
692             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
693             if (  Iteration >= 6
694                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
695                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
696                 stopSearch = true;
697
698             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
699             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
700             if (   Iteration >= 8
701                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
702                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
703                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
704                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
705                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
706                 stopSearch = true;
707
708             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
709             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
710                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
711                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
712
713             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
714             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
715             // move at the next iteration anyway.
716             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
717                 stopSearch = true;
718
719             if (stopSearch)
720             {
721                 if (PonderSearch)
722                     StopOnPonderhit = true;
723                 else
724                     break;
725             }
726         }
727
728         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
729             break;
730     }
731
732     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
733     // best move before we are told to do so.
734     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
735         wait_for_stop_or_ponderhit();
736     else
737         // Print final search statistics
738         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
739              << " nps " << nps()
740              << " time " << current_search_time()
741              << " hashfull " << TT.full() << endl;
742
743     // Print the best move and the ponder move to the standard output
744     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
745     {
746         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
747         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
748     }
749
750     assert(ss[0].pv[0] != MOVE_NONE);
751
752     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
753
754     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
755         cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
756
757     cout << endl;
758
759     if (UseLogFile)
760     {
761         if (dbg_show_mean)
762             dbg_print_mean(LogFile);
763
764         if (dbg_show_hit_rate)
765             dbg_print_hit_rate(LogFile);
766
767         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
768                 << "\nNodes/second: " << nps()
769                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]);
770
771         StateInfo st;
772         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
773         LogFile << "\nPonder move: "
774                 << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
775                 << endl;
776     }
777     return rml.get_move_score(0);
778   }
779
780
781   // root_search() is the function which searches the root node. It is
782   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
783   // scheme, prints some information to the standard output and handles
784   // the fail low/high loops.
785
786   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
787
788     EvalInfo ei;
789     StateInfo st;
790     CheckInfo ci(pos);
791     int64_t nodes;
792     Move move;
793     Depth depth, ext, newDepth;
794     Value value, alpha, beta;
795     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
796     int researchCountFH, researchCountFL;
797
798     researchCountFH = researchCountFL = 0;
799     alpha = *alphaPtr;
800     beta = *betaPtr;
801     isCheck = pos.is_check();
802
803     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, but I can see no good reason for this, FIXME)
804     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root, because we do not initialize root node)
805     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
806     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
807
808     // Step 5. Evaluate the position statically
809     // At root we do this only to get reference value for child nodes
810     if (!isCheck)
811         ss[0].eval = evaluate(pos, ei, 0);
812     else
813         ss[0].eval = VALUE_NONE; // HACK because we do not initialize root node
814
815     // Step 6. Razoring (omitted at root)
816     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
817     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
818     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
819
820     // Step extra. Fail low loop
821     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
822     // with bigger window until we are not failing low anymore.
823     while (1)
824     {
825         // Sort the moves before to (re)search
826         rml.sort();
827
828         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
829         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
830         {
831             // This is used by time management
832             FirstRootMove = (i == 0);
833
834             // Save the current node count before the move is searched
835             nodes = TM.nodes_searched();
836
837             // Reset beta cut-off counters
838             TM.resetBetaCounters();
839
840             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
841             // the standard output.
842             move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
843
844             if (current_search_time() >= 1000)
845                 cout << "info currmove " << move
846                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
847
848             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
849             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
850
851             // Step 11. Decide the new search depth
852             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
853             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
854             newDepth = depth + ext;
855
856             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
857
858             // Step extra. Fail high loop
859             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
860             // high anymore.
861             value = - VALUE_INFINITE;
862
863             while (1)
864             {
865                 // Step 13. Make the move
866                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
867
868                 // Step extra. pv search
869                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
870                 // and for fail high research (value > alpha)
871                 if (i < MultiPV || value > alpha)
872                 {
873                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
874                     if (MultiPV > 1)
875                         alpha = -VALUE_INFINITE;
876
877                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
878                     value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, false, 0);
879                 }
880                 else
881                 {
882                     // Step 14. Reduced search
883                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
884                     bool doFullDepthSearch = true;
885
886                     if (    depth >= 3 * OnePly
887                         && !dangerous
888                         && !captureOrPromotion
889                         && !move_is_castle(move))
890                     {
891                         ss[0].reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
892                         if (ss[0].reduction)
893                         {
894                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
895                             value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss[0].reduction, 1, true, 0);
896                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
897                         }
898                     }
899
900                     // Step 15. Full depth search
901                     if (doFullDepthSearch)
902                     {
903                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
904                         ss[0].reduction = Depth(0);
905                         value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1, true, 0);
906
907                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
908                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
909                         if (value > alpha)
910                             value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, false, 0);
911                     }
912                 }
913
914                 // Step 16. Undo move
915                 pos.undo_move(move);
916
917                 // Can we exit fail high loop ?
918                 if (AbortSearch || value < beta)
919                     break;
920
921                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
922                 // the score before research in case we run out of time while researching.
923                 rml.set_move_score(i, value);
924                 update_pv(ss, 0);
925                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
926                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
927
928                 // Print information to the standard output
929                 print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
930
931                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
932                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
933                 researchCountFH++;
934
935             } // End of fail high loop
936
937             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
938             // was aborted because the user interrupted the search or because we
939             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
940             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
941             // move and/or PV.
942             if (AbortSearch)
943                 break;
944
945             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
946             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
947             int64_t our, their;
948             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
949             rml.set_beta_counters(i, our, their);
950             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
951
952             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
953             assert(value < beta);
954
955             // Step 17. Check for new best move
956             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
957                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
958             else
959             {
960                 // PV move or new best move!
961
962                 // Update PV
963                 rml.set_move_score(i, value);
964                 update_pv(ss, 0);
965                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
966                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
967
968                 if (MultiPV == 1)
969                 {
970                     // We record how often the best move has been changed in each
971                     // iteration. This information is used for time managment: When
972                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
973                     if (i > 0)
974                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
975
976                     // Print information to the standard output
977                     print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
978
979                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
980                     if (value > alpha)
981                         alpha = value;
982                 }
983                 else // MultiPV > 1
984                 {
985                     rml.sort_multipv(i);
986                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
987                     {
988                         cout << "info multipv " << j + 1
989                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
990                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
991                              << " time " << current_search_time()
992                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
993                              << " nps " << nps()
994                              << " pv ";
995
996                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
997                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
998
999                         cout << endl;
1000                     }
1001                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
1002                 }
1003             } // PV move or new best move
1004
1005             assert(alpha >= *alphaPtr);
1006
1007             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
1008
1009             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
1010                 StopOnPonderhit = false;
1011         }
1012
1013         // Can we exit fail low loop ?
1014         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
1015             break;
1016
1017         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1018         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
1019         researchCountFL++;
1020
1021     } // Fail low loop
1022
1023     // Sort the moves before to return
1024     rml.sort();
1025
1026     return alpha;
1027   }
1028
1029
1030   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
1031
1032   template <NodeType PvNode>
1033   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth,
1034                int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1035
1036     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1037     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1038     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1039     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1040     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1041
1042     Move movesSearched[256];
1043     EvalInfo ei;
1044     StateInfo st;
1045     const TTEntry* tte;
1046     Move ttMove, move;
1047     Depth ext, newDepth;
1048     Value bestValue, value, oldAlpha;
1049     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
1050     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1051     bool mateThreat = false;
1052     int moveCount = 0;
1053     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1054     oldAlpha = alpha;
1055
1056     if (depth < OnePly)
1057         return qsearch<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1058
1059     // Step 1. Initialize node and poll
1060     // Polling can abort search.
1061     init_node(ss, ply, threadID);
1062
1063     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1064     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1065         return Value(0);
1066
1067     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1068         return VALUE_DRAW;
1069
1070     // Step 3. Mate distance pruning
1071     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1072     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1073     if (alpha >= beta)
1074         return alpha;
1075
1076     // Step 4. Transposition table lookup
1077
1078     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1079     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1080     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1081
1082     tte = TT.retrieve(posKey);
1083     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1084
1085     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1086     // This is to avoid problems in the following areas:
1087     //
1088     // * Repetition draw detection
1089     // * Fifty move rule detection
1090     // * Searching for a mate
1091     // * Printing of full PV line
1092
1093     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1094     {
1095         // Refresh tte entry to avoid aging
1096         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove);
1097
1098         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1099         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1100     }
1101
1102     // Step 5. Evaluate the position statically
1103     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1104     isCheck = pos.is_check();
1105     if (!isCheck)
1106     {
1107         if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1108             ss[ply].eval = value_from_tt(tte->value(), ply);
1109         else
1110             ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1111
1112         refinedValue = refine_eval(tte, ss[ply].eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1113         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1114     }
1115
1116     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1117     if (   !PvNode
1118         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1119         &&  ttMove == MOVE_NONE
1120         &&  ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1121         &&  depth < RazorDepth
1122         && !isCheck
1123         && !value_is_mate(beta)
1124         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1125     {
1126         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1127         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1128         if (v < rbeta)
1129             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1130             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1131             return v;
1132     }
1133
1134     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1135     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1136     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1137     if (   !PvNode
1138         &&  allowNullmove
1139         &&  depth < RazorDepth
1140         && !isCheck
1141         && !value_is_mate(beta)
1142         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1143         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0))
1144         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1145
1146     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1147     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1148     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1149     // NullMoveMargin under beta.
1150     if (   !PvNode
1151         &&  allowNullmove
1152         &&  depth > OnePly
1153         && !isCheck
1154         && !value_is_mate(beta)
1155         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1156         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0))
1157     {
1158         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1159
1160         // Null move dynamic reduction based on depth
1161         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1162
1163         // Null move dynamic reduction based on value
1164         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1165             R++;
1166
1167         pos.do_null_move(st);
1168
1169         nullValue = -search<NonPV>(pos, ss, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1170
1171         pos.undo_null_move();
1172
1173         if (nullValue >= beta)
1174         {
1175             // Do not return unproven mate scores
1176             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1177                 nullValue = beta;
1178
1179             if (depth < 6 * OnePly)
1180                 return nullValue;
1181
1182             // Do zugzwang verification search
1183             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1184             if (v >= beta)
1185                 return nullValue;
1186         } else {
1187             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1188             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1189             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1190             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1191             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1192             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1193             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1194                 mateThreat = true;
1195
1196             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1197             if (   depth < ThreatDepth
1198                 && ss[ply - 1].reduction
1199                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1200                 return beta - 1;
1201         }
1202     }
1203
1204     // Step 9. Internal iterative deepening
1205     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
1206         && ttMove == MOVE_NONE
1207         && (PvNode || (!isCheck && ss[ply].eval >= beta - IIDMargin)))
1208     {
1209         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1210         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply, false, threadID);
1211         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1212         tte = TT.retrieve(posKey);
1213     }
1214
1215     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1216     if (PvNode)
1217         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1218
1219     // Initialize a MovePicker object for the current position
1220     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply], (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1221     CheckInfo ci(pos);
1222
1223     // Step 10. Loop through moves
1224     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1225     while (   bestValue < beta
1226            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1227            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1228     {
1229       assert(move_is_ok(move));
1230
1231       if (move == excludedMove)
1232           continue;
1233
1234       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1235       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1236       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1237
1238       // Step 11. Decide the new search depth
1239       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1240
1241       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1242       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1243       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1244       if (   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1245           && tte
1246           && move == tte->move()
1247           && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1248           && ext < OnePly
1249           && is_lower_bound(tte->type())
1250           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1251       {
1252           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1253
1254           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1255           {
1256               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1257               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1258
1259               if (v < ttValue - SingularExtensionMargin)
1260                   ext = OnePly;
1261           }
1262       }
1263
1264       newDepth = depth - OnePly + ext;
1265
1266       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1267       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1268
1269       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1270       if (   !PvNode
1271           && !isCheck
1272           && !dangerous
1273           && !captureOrPromotion
1274           && !move_is_castle(move)
1275           &&  move != ttMove)
1276       {
1277           // Move count based pruning
1278           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1279               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1280               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1281               continue;
1282
1283           // Value based pruning
1284           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount); // FIXME We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly
1285           futilityValueScaled =  ss[ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1286                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1287
1288           if (futilityValueScaled < beta)
1289           {
1290               if (futilityValueScaled > bestValue)
1291                   bestValue = futilityValueScaled;
1292               continue;
1293           }
1294       }
1295
1296       // Step 13. Make the move
1297       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1298
1299       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1300       // The first move in list is the expected PV
1301       if (PvNode && moveCount == 1)
1302           value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, false, threadID);
1303       else
1304       {
1305           // Step 14. Reduced search
1306           // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1307           bool doFullDepthSearch = true;
1308
1309           if (    depth >= 3 * OnePly
1310               && !dangerous
1311               && !captureOrPromotion
1312               && !move_is_castle(move)
1313               && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1314           {
1315               ss[ply].reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1316               if (ss[ply].reduction)
1317               {
1318                   value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1319                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1320               }
1321           }
1322
1323           // Step 15. Full depth search
1324           if (doFullDepthSearch)
1325           {
1326               ss[ply].reduction = Depth(0);
1327               value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1328
1329               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1330               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1331               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1332               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1333                   value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, false, threadID);
1334           }
1335       }
1336
1337       // Step 16. Undo move
1338       pos.undo_move(move);
1339
1340       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1341
1342       // Step 17. Check for new best move
1343       if (value > bestValue)
1344       {
1345           bestValue = value;
1346           if (value > alpha)
1347           {
1348               if (PvNode && value < beta) // This guarantees that always: alpha < beta
1349                   alpha = value;
1350
1351               update_pv(ss, ply);
1352               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1353                   ss[ply].mateKiller = move;
1354           }
1355       }
1356
1357       // Step 18. Check for split
1358       if (   TM.active_threads() > 1
1359           && bestValue < beta
1360           && depth >= MinimumSplitDepth
1361           && Iteration <= 99
1362           && TM.available_thread_exists(threadID)
1363           && !AbortSearch
1364           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1365           && TM.split<false>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue,
1366                       depth, mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, PvNode))
1367           break;
1368
1369       // Uncomment to debug sp_search() in single thread mode
1370       if (   bestValue < beta
1371           && depth >= 4
1372           && Iteration <= 99
1373           && !AbortSearch
1374           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1375           && TM.split<true>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue,
1376                       depth, mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, PvNode))
1377           break;
1378     }
1379
1380     // Step 19. Check for mate and stalemate
1381     // All legal moves have been searched and if there are
1382     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1383     // If one move was excluded return fail low score.
1384     if (!moveCount)
1385         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1386
1387     // Step 20. Update tables
1388     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1389     // history counters, and killer moves.
1390     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1391         return bestValue;
1392
1393     if (bestValue <= oldAlpha)
1394         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1395
1396     else if (bestValue >= beta)
1397     {
1398         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1399         move = ss[ply].pv[ply];
1400         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1401         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1402         {
1403             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1404             update_killers(move, ss[ply]);
1405         }
1406     }
1407     else
1408         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1409
1410     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1411
1412     return bestValue;
1413   }
1414
1415
1416   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1417   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1418   // less than OnePly).
1419
1420   template <NodeType PvNode>
1421   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1422                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1423
1424     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1425     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1426     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1427     assert(depth <= 0);
1428     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1429     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1430
1431     EvalInfo ei;
1432     StateInfo st;
1433     Move ttMove, move;
1434     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1435     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1436     const TTEntry* tte = NULL;
1437     int moveCount = 0;
1438     Value oldAlpha = alpha;
1439
1440     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1441     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1442     init_node(ss, ply, threadID);
1443
1444     // After init_node() that calls poll()
1445     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1446         return Value(0);
1447
1448     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1449         return VALUE_DRAW;
1450
1451     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1452     // pruning, but only for move ordering.
1453     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1454     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1455
1456     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1457     {
1458         assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1459
1460         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1461         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1462     }
1463
1464     isCheck = pos.is_check();
1465
1466     // Evaluate the position statically
1467     if (isCheck)
1468         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1469     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1470         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1471     else
1472         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1473
1474     if (!isCheck)
1475     {
1476         ss[ply].eval = staticValue;
1477         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1478     }
1479
1480     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1481     // at least beta.
1482     bestValue = staticValue;
1483
1484     if (bestValue >= beta)
1485     {
1486         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1487         if (!isCheck && !tte && ei.kingDanger[pos.side_to_move()] == 0)
1488             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1489
1490         return bestValue;
1491     }
1492
1493     if (bestValue > alpha)
1494         alpha = bestValue;
1495
1496     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1497     bool deepChecks = (depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1498
1499     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1500     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1501     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1502     // and we are near beta) will be generated.
1503     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1504     CheckInfo ci(pos);
1505     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1506     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1507
1508     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1509     while (   alpha < beta
1510            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1511     {
1512       assert(move_is_ok(move));
1513
1514       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1515
1516       // Update current move
1517       moveCount++;
1518       ss[ply].currentMove = move;
1519
1520       // Futility pruning
1521       if (   !PvNode
1522           &&  enoughMaterial
1523           && !isCheck
1524           && !moveIsCheck
1525           &&  move != ttMove
1526           && !move_is_promotion(move)
1527           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1528       {
1529           futilityValue =  futilityBase
1530                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1531                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1532
1533           if (futilityValue < alpha)
1534           {
1535               if (futilityValue > bestValue)
1536                   bestValue = futilityValue;
1537               continue;
1538           }
1539       }
1540
1541       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1542       evasionPrunable =   isCheck
1543                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1544                        && !pos.move_is_capture(move)
1545                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1546                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1547
1548       // Don't search moves with negative SEE values
1549       if (   !PvNode
1550           && (!isCheck || evasionPrunable)
1551           &&  move != ttMove
1552           && !move_is_promotion(move)
1553           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1554           continue;
1555
1556       // Make and search the move
1557       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1558       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1559       pos.undo_move(move);
1560
1561       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1562
1563       // New best move?
1564       if (value > bestValue)
1565       {
1566           bestValue = value;
1567           if (value > alpha)
1568           {
1569               alpha = value;
1570               update_pv(ss, ply);
1571           }
1572        }
1573     }
1574
1575     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1576     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1577     if (!moveCount && isCheck) // Mate!
1578         return value_mated_in(ply);
1579
1580     // Update transposition table
1581     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1582     if (bestValue <= oldAlpha)
1583     {
1584         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1585         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1586         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.kingDanger[pos.side_to_move()] ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1587         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1588     }
1589     else if (bestValue >= beta)
1590     {
1591         move = ss[ply].pv[ply];
1592         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1593
1594         // Update killers only for good checking moves
1595         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1596             update_killers(move, ss[ply]);
1597     }
1598     else
1599         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss[ply].pv[ply]);
1600
1601     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1602
1603     return bestValue;
1604   }
1605
1606
1607   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1608   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1609   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1610   // table, done a null move search, and searched the first move before
1611   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1612   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1613   // care of after we return from the split point.
1614
1615   template <NodeType PvNode>
1616   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1617
1618     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1619
1620     StateInfo st;
1621     Move move;
1622     Depth ext, newDepth;
1623     Value value;
1624     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1625     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1626     int moveCount;
1627     value = -VALUE_INFINITE;
1628
1629     Position pos(*sp->pos);
1630     CheckInfo ci(pos);
1631     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1632     isCheck = pos.is_check();
1633
1634     // Step 10. Loop through moves
1635     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1636     lock_grab(&(sp->lock));
1637
1638     while (    sp->bestValue < sp->beta
1639            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1640            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1641     {
1642       moveCount = ++sp->moves;
1643       lock_release(&(sp->lock));
1644
1645       assert(move_is_ok(move));
1646
1647       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1648       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1649
1650       // Step 11. Decide the new search depth
1651       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1652       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1653
1654       // Update current move
1655       ss[sp->ply].currentMove = move;
1656
1657       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1658       if (   !PvNode
1659           && !isCheck
1660           && !dangerous
1661           && !captureOrPromotion
1662           && !move_is_castle(move))
1663       {
1664           // Move count based pruning
1665           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1666               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
1667               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1668           {
1669               lock_grab(&(sp->lock));
1670               continue;
1671           }
1672
1673           // Value based pruning
1674           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1675           futilityValueScaled =  ss[sp->ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1676                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1677
1678           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1679           {
1680               lock_grab(&(sp->lock));
1681
1682               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1683                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1684               continue;
1685           }
1686       }
1687
1688       // Step 13. Make the move
1689       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1690
1691       // Step 14. Reduced search
1692       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1693       bool doFullDepthSearch = true;
1694
1695       if (   !dangerous
1696           && !captureOrPromotion
1697           && !move_is_castle(move)
1698           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1699       {
1700           ss[sp->ply].reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1701           if (ss[sp->ply].reduction)
1702           {
1703               Value localAlpha = sp->alpha;
1704               value = -search<NonPV>(pos, ss, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1705               doFullDepthSearch = (value > localAlpha && !TM.thread_should_stop(threadID));
1706           }
1707       }
1708
1709       // Step 15. Full depth search
1710       if (doFullDepthSearch)
1711       {
1712           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1713           Value localAlpha = sp->alpha;
1714           value = -search<NonPV>(pos, ss, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1715
1716           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID))
1717               value = -search<PV>(pos, ss, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, false, threadID);
1718       }
1719
1720       // Step 16. Undo move
1721       pos.undo_move(move);
1722
1723       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1724
1725       // Step 17. Check for new best move
1726       lock_grab(&(sp->lock));
1727
1728       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1729       {
1730           sp->bestValue = value;
1731
1732           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1733           {
1734               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1735                   sp->stopRequest = true;
1736
1737               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1738                   sp->alpha = value;
1739
1740               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1741
1742               if (PvNode && value == value_mate_in(sp->ply + 1))
1743                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
1744           }
1745       }
1746     }
1747
1748     /* Here we have the lock still grabbed */
1749
1750     sp->slaves[threadID] = 0;
1751     sp->cpus--;
1752
1753     lock_release(&(sp->lock));
1754   }
1755
1756   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
1757   // (search() qsearch(), and so on) and initializes the
1758   // search stack object corresponding to the current node. Once every
1759   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
1760   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
1761
1762   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
1763
1764     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1765     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1766
1767     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1768
1769     if (threadID == 0)
1770     {
1771         NodesSincePoll++;
1772         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
1773         {
1774             poll();
1775             NodesSincePoll = 0;
1776         }
1777     }
1778     ss[ply].init(ply);
1779     ss[ply + 2].initKillers();
1780
1781
1782   }
1783
1784   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
1785   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
1786   // current node.
1787
1788   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
1789
1790     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1791
1792     int p;
1793
1794     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
1795
1796     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1797         ss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
1798
1799     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
1800   }
1801
1802
1803   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
1804   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
1805   // the PV at the parent node.
1806
1807   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
1808
1809     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1810
1811     int p;
1812
1813     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
1814
1815     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1816         ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
1817
1818     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
1819   }
1820
1821
1822   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1823   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1824   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1825   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1826   // second move is assumed to be a move from the current position.
1827
1828   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1829
1830     Square f1, t1, f2, t2;
1831     Piece p;
1832
1833     assert(move_is_ok(m1));
1834     assert(move_is_ok(m2));
1835
1836     if (m2 == MOVE_NONE)
1837         return false;
1838
1839     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1840     f2 = move_from(m2);
1841     t1 = move_to(m1);
1842     if (f2 == t1)
1843         return true;
1844
1845     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1846     t2 = move_to(m2);
1847     f1 = move_from(m1);
1848     if (t2 == f1)
1849         return true;
1850
1851     // Case 3: Moving through the vacated square
1852     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1853         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1854       return true;
1855
1856     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1857     p = pos.piece_on(t1);
1858     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1859         return true;
1860
1861     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1862     if (    piece_is_slider(p)
1863         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1864         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1865     {
1866         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1867         // move is the opposite of the checking piece.
1868         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1869         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1870
1871         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1872             return true;
1873     }
1874     return false;
1875   }
1876
1877
1878   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
1879   // eventually compensated for the ply.
1880
1881   bool value_is_mate(Value value) {
1882
1883     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1884
1885     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1886           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1887   }
1888
1889
1890   // move_is_killer() checks if the given move is among the
1891   // killer moves of that ply.
1892
1893   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
1894
1895       const Move* k = ss.killers;
1896       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
1897           if (*k == m)
1898               return true;
1899
1900       return false;
1901   }
1902
1903
1904   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1905   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1906   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1907   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1908   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1909   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1910   template <NodeType PvNode>
1911   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1912                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1913
1914     assert(m != MOVE_NONE);
1915
1916     Depth result = Depth(0);
1917     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1918
1919     if (*dangerous)
1920     {
1921         if (moveIsCheck)
1922             result += CheckExtension[PvNode];
1923
1924         if (singleEvasion)
1925             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1926
1927         if (mateThreat)
1928             result += MateThreatExtension[PvNode];
1929     }
1930
1931     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1932     {
1933         Color c = pos.side_to_move();
1934         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1935         {
1936             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1937             *dangerous = true;
1938         }
1939         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1940         {
1941             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1942             *dangerous = true;
1943         }
1944     }
1945
1946     if (   captureOrPromotion
1947         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1948         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1949             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1950         && !move_is_promotion(m)
1951         && !move_is_ep(m))
1952     {
1953         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1954         *dangerous = true;
1955     }
1956
1957     if (   PvNode
1958         && captureOrPromotion
1959         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1960         && pos.see_sign(m) >= 0)
1961     {
1962         result += OnePly/2;
1963         *dangerous = true;
1964     }
1965
1966     return Min(result, OnePly);
1967   }
1968
1969
1970   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
1971   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
1972   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
1973   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
1974   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
1975   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
1976   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
1977
1978   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
1979
1980     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
1981   }
1982
1983
1984   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
1985   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
1986   // candidates for pruning.
1987
1988   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1989
1990     assert(move_is_ok(m));
1991     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
1992     assert(!pos.move_is_check(m));
1993     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1994     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1995
1996     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1997
1998     // Prune if there isn't any threat move
1999     if (threat == MOVE_NONE)
2000         return true;
2001
2002     mfrom = move_from(m);
2003     mto = move_to(m);
2004     tfrom = move_from(threat);
2005     tto = move_to(threat);
2006
2007     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2008     if (mfrom == tto)
2009         return false;
2010
2011     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2012     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2013     if (   pos.move_is_capture(threat)
2014         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2015             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2016         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2017         return false;
2018
2019     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2020     // prune safe moves which block its ray.
2021     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2022         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2023         && pos.see_sign(m) >= 0)
2024         return false;
2025
2026     return true;
2027   }
2028
2029
2030   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2031   // can be used at a given point in search.
2032
2033   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2034
2035     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2036
2037     return   (   tte->depth() >= depth
2038               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2039               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2040
2041           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2042               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2043   }
2044
2045
2046   // refine_eval() returns the transposition table score if
2047   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2048
2049   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2050
2051       if (!tte)
2052           return defaultEval;
2053
2054       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2055
2056       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2057           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2058           return v;
2059
2060       return defaultEval;
2061   }
2062
2063
2064   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2065   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2066
2067   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2068                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2069
2070     Move m;
2071
2072     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2073
2074     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2075     {
2076         m = movesSearched[i];
2077
2078         assert(m != move);
2079
2080         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2081             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2082     }
2083   }
2084
2085
2086   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2087   // among the killer moves of that ply.
2088
2089   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2090
2091     if (m == ss.killers[0])
2092         return;
2093
2094     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2095         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2096
2097     ss.killers[0] = m;
2098   }
2099
2100
2101   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2102   // the static position evaluation before and after the move.
2103
2104   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2105
2106     if (   m != MOVE_NULL
2107         && before != VALUE_NONE
2108         && after != VALUE_NONE
2109         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2110         && !move_is_castle(m)
2111         && !move_is_promotion(m))
2112         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2113   }
2114
2115
2116   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2117   // since the beginning of the current search.
2118
2119   int current_search_time() {
2120
2121     return get_system_time() - SearchStartTime;
2122   }
2123
2124
2125   // nps() computes the current nodes/second count.
2126
2127   int nps() {
2128
2129     int t = current_search_time();
2130     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2131   }
2132
2133
2134   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2135   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2136   // search.
2137
2138   void poll() {
2139
2140     static int lastInfoTime;
2141     int t = current_search_time();
2142
2143     //  Poll for input
2144     if (Bioskey())
2145     {
2146         // We are line oriented, don't read single chars
2147         std::string command;
2148
2149         if (!std::getline(std::cin, command))
2150             command = "quit";
2151
2152         if (command == "quit")
2153         {
2154             AbortSearch = true;
2155             PonderSearch = false;
2156             Quit = true;
2157             return;
2158         }
2159         else if (command == "stop")
2160         {
2161             AbortSearch = true;
2162             PonderSearch = false;
2163         }
2164         else if (command == "ponderhit")
2165             ponderhit();
2166     }
2167
2168     // Print search information
2169     if (t < 1000)
2170         lastInfoTime = 0;
2171
2172     else if (lastInfoTime > t)
2173         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2174         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2175         lastInfoTime = 0;
2176
2177     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2178     {
2179         lastInfoTime = t;
2180
2181         if (dbg_show_mean)
2182             dbg_print_mean();
2183
2184         if (dbg_show_hit_rate)
2185             dbg_print_hit_rate();
2186
2187         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2188              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2189     }
2190
2191     // Should we stop the search?
2192     if (PonderSearch)
2193         return;
2194
2195     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2196                            && !AspirationFailLow
2197                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2198
2199     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2200                      || stillAtFirstMove;
2201
2202     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2203         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2204         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2205         AbortSearch = true;
2206   }
2207
2208
2209   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2210   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2211   // it correctly predicted the opponent's move.
2212
2213   void ponderhit() {
2214
2215     int t = current_search_time();
2216     PonderSearch = false;
2217
2218     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2219                            && !AspirationFailLow
2220                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2221
2222     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2223                      || stillAtFirstMove;
2224
2225     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2226         AbortSearch = true;
2227   }
2228
2229
2230   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2231
2232   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2233
2234     for (int i = 0; i < 3; i++)
2235     {
2236         ss[i].init(i);
2237         ss[i].initKillers();
2238     }
2239   }
2240
2241
2242   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2243   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2244   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2245   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2246   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2247   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2248
2249   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2250
2251     std::string command;
2252
2253     while (true)
2254     {
2255         if (!std::getline(std::cin, command))
2256             command = "quit";
2257
2258         if (command == "quit")
2259         {
2260             Quit = true;
2261             break;
2262         }
2263         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2264             break;
2265     }
2266   }
2267
2268
2269   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2270   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2271
2272   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2273
2274     cout << "info depth " << Iteration
2275          << " score " << value_to_string(value)
2276          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
2277             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
2278          << " time "  << current_search_time()
2279          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2280          << " nps "   << nps()
2281          << " pv ";
2282
2283     for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
2284         cout << ss[0].pv[j] << " ";
2285
2286     cout << endl;
2287
2288     if (UseLogFile)
2289     {
2290         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
2291             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
2292
2293         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2294                              TM.nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
2295     }
2296   }
2297
2298
2299   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2300   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2301   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2302   // threads and one for Windows threads.
2303
2304 #if !defined(_MSC_VER)
2305
2306   void* init_thread(void *threadID) {
2307
2308     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2309     return NULL;
2310   }
2311
2312 #else
2313
2314   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2315
2316     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2317     return 0;
2318   }
2319
2320 #endif
2321
2322
2323   /// The ThreadsManager class
2324
2325   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2326   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2327   // counters used to sort the moves at root.
2328
2329   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2330
2331     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2332         threads[i].nodes = 0ULL;
2333   }
2334
2335   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2336
2337     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2338         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2339   }
2340
2341   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2342
2343     int64_t result = 0ULL;
2344     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2345         result += threads[i].nodes;
2346
2347     return result;
2348   }
2349
2350   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2351
2352     our = their = 0UL;
2353     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2354     {
2355         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2356         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2357     }
2358   }
2359
2360
2361   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2362   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2363   // object for which the current thread is the master.
2364
2365   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2366
2367     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2368
2369     while (true)
2370     {
2371         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2372         // master should exit as last one.
2373         if (AllThreadsShouldExit)
2374         {
2375             assert(!sp);
2376             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2377             return;
2378         }
2379
2380         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2381         // instead of wasting CPU time polling for work.
2382         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2383         {
2384             assert(!sp);
2385             assert(threadID != 0);
2386             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2387
2388 #if !defined(_MSC_VER)
2389             lock_grab(&WaitLock);
2390             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2391                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2392             lock_release(&WaitLock);
2393 #else
2394             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2395 #endif
2396         }
2397
2398         // If thread has just woken up, mark it as available
2399         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2400             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2401
2402         // If this thread has been assigned work, launch a search
2403         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2404         {
2405             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2406
2407             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2408
2409             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2410                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2411             else
2412                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2413
2414             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2415
2416             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2417         }
2418
2419         // If this thread is the master of a split point and all threads have
2420         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2421         if (sp && sp->cpus == 0)
2422         {
2423             // Because sp->cpus is decremented under lock protection,
2424             // be sure sp->lock has been released before to proceed.
2425             lock_grab(&(sp->lock));
2426             lock_release(&(sp->lock));
2427
2428             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2429
2430             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2431             return;
2432         }
2433     }
2434   }
2435
2436
2437   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2438   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2439   // objects.
2440
2441   void ThreadsManager::init_threads() {
2442
2443     volatile int i;
2444     bool ok;
2445
2446 #if !defined(_MSC_VER)
2447     pthread_t pthread[1];
2448 #endif
2449
2450     // Initialize global locks
2451     lock_init(&MPLock, NULL);
2452     lock_init(&WaitLock, NULL);
2453
2454 #if !defined(_MSC_VER)
2455     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2456 #else
2457     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2458         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2459 #endif
2460
2461     // Initialize SplitPointStack locks
2462     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2463         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2464         {
2465             SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2466             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2467         }
2468
2469     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2470     AllThreadsShouldExit = false;
2471
2472     // Threads will be put to sleep as soon as created
2473     AllThreadsShouldSleep = true;
2474
2475     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2476     ActiveThreads = 1;
2477     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2478     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2479         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2480
2481     // Launch the helper threads
2482     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2483     {
2484
2485 #if !defined(_MSC_VER)
2486         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2487 #else
2488         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2489 #endif
2490
2491         if (!ok)
2492         {
2493             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2494             Application::exit_with_failure();
2495         }
2496
2497         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2498         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2499     }
2500   }
2501
2502
2503   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2504   // helper threads exit cleanly.
2505
2506   void ThreadsManager::exit_threads() {
2507
2508     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2509     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2510     wake_sleeping_threads();
2511
2512     // This makes the threads to exit idle_loop()
2513     AllThreadsShouldExit = true;
2514
2515     // Wait for thread termination
2516     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2517         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED);
2518
2519     // Now we can safely destroy the locks
2520     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2521         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2522             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2523
2524     lock_destroy(&WaitLock);
2525     lock_destroy(&MPLock);
2526   }
2527
2528
2529   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2530   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2531   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2532
2533   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2534
2535     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2536
2537     SplitPoint* sp;
2538
2539     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2540     return sp != NULL;
2541   }
2542
2543
2544   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2545   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2546   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2547   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2548   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2549   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2550   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2551
2552   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2553
2554     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2555     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2556     assert(ActiveThreads > 1);
2557
2558     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2559         return false;
2560
2561     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2562     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2563
2564     if (localActiveSplitPoints == 0)
2565         // No active split points means that the thread is available as
2566         // a slave for any other thread.
2567         return true;
2568
2569     if (ActiveThreads == 2)
2570         return true;
2571
2572     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2573     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2574     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2575     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2576         return true;
2577
2578     return false;
2579   }
2580
2581
2582   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2583   // a slave for the thread with threadID "master".
2584
2585   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2586
2587     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2588     assert(ActiveThreads > 1);
2589
2590     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2591         if (thread_is_available(i, master))
2592             return true;
2593
2594     return false;
2595   }
2596
2597
2598   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2599   // several threads at PV nodes. If it does not succeed in splitting the
2600   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2601   // split point objects), the function immediately returns false. If
2602   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2603   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2604   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2605   // helper threads that they have been assigned work. This will cause them
2606   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv(). When all
2607   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2608   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2609
2610   template <bool Fake>
2611   bool ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
2612              Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
2613              Depth depth, bool mateThreat, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2614
2615     assert(p.is_ok());
2616     assert(sstck != NULL);
2617     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2618     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2619     assert(*bestValue <= *alpha);
2620     assert(*alpha < beta);
2621     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2622     assert(depth > Depth(0));
2623     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2624     assert(Fake || ActiveThreads > 1);
2625
2626     SplitPoint* splitPoint;
2627
2628     lock_grab(&MPLock);
2629
2630     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2631     // active split points, don't split.
2632     if (   (!Fake && !available_thread_exists(master))
2633         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2634     {
2635         lock_release(&MPLock);
2636         return false;
2637     }
2638
2639     // Pick the next available split point object from the split point stack
2640     splitPoint = &SplitPointStack[master][threads[master].activeSplitPoints];
2641
2642     // Initialize the split point object
2643     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2644     splitPoint->stopRequest = false;
2645     splitPoint->ply = ply;
2646     splitPoint->depth = depth;
2647     splitPoint->mateThreat = mateThreat;
2648     splitPoint->alpha = *alpha;
2649     splitPoint->beta = beta;
2650     splitPoint->pvNode = pvNode;
2651     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2652     splitPoint->master = master;
2653     splitPoint->mp = mp;
2654     splitPoint->moves = *moves;
2655     splitPoint->cpus = 1;
2656     splitPoint->pos = &p;
2657     splitPoint->parentSstack = sstck;
2658     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2659         splitPoint->slaves[i] = 0;
2660
2661     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2662     threads[master].activeSplitPoints++;
2663
2664     // If we are here it means we are not available
2665     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2666
2667     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2668     for (int i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2669         if (!Fake && thread_is_available(i, master))
2670         {
2671             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2672             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2673             splitPoint->slaves[i] = 1;
2674             splitPoint->cpus++;
2675         }
2676
2677     assert(Fake || splitPoint->cpus > 1);
2678
2679     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2680     lock_release(&MPLock);
2681
2682     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2683     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2684     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2685         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2686         {
2687             memcpy(splitPoint->sstack[i] + ply - 1, sstck + ply - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2688
2689             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2690
2691             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2692         }
2693
2694     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2695     // which it will instantly launch a search, because its state is
2696     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2697     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2698     // loop when all threads have finished their work at this split point
2699     // (i.e. when splitPoint->cpus == 0).
2700     idle_loop(master, splitPoint);
2701
2702     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2703     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2704     lock_grab(&MPLock);
2705
2706     *alpha = splitPoint->alpha;
2707     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2708     threads[master].activeSplitPoints--;
2709     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2710
2711     lock_release(&MPLock);
2712     return true;
2713   }
2714
2715
2716   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2717   // to start a new search from the root.
2718
2719   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2720
2721     assert(AllThreadsShouldSleep);
2722     assert(ActiveThreads > 0);
2723
2724     AllThreadsShouldSleep = false;
2725
2726     if (ActiveThreads == 1)
2727         return;
2728
2729 #if !defined(_MSC_VER)
2730     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2731     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2732     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2733 #else
2734     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2735         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2736 #endif
2737
2738   }
2739
2740
2741   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2742   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2743   // finished the job and should be idle.
2744
2745   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2746
2747     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2748
2749     // This makes the threads to go to sleep
2750     AllThreadsShouldSleep = true;
2751   }
2752
2753   /// The RootMoveList class
2754
2755   // RootMoveList c'tor
2756
2757   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2758
2759     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2760     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2761     StateInfo st;
2762     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2763
2764     // Generate all legal moves
2765     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2766
2767     // Add each move to the moves[] array
2768     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2769     {
2770         bool includeMove = includeAllMoves;
2771
2772         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2773             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2774
2775         if (!includeMove)
2776             continue;
2777
2778         // Find a quick score for the move
2779         init_ss_array(ss);
2780         pos.do_move(cur->move, st);
2781         moves[count].move = cur->move;
2782         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
2783         moves[count].pv[0] = cur->move;
2784         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2785         pos.undo_move(cur->move);
2786         count++;
2787     }
2788     sort();
2789   }
2790
2791
2792   // RootMoveList simple methods definitions
2793
2794   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2795
2796     moves[moveNum].nodes = nodes;
2797     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2798   }
2799
2800   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2801
2802     moves[moveNum].ourBeta = our;
2803     moves[moveNum].theirBeta = their;
2804   }
2805
2806   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2807
2808     int j;
2809
2810     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2811         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2812
2813     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2814   }
2815
2816
2817   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2818   // iteration.
2819
2820   void RootMoveList::sort() {
2821
2822     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2823   }
2824
2825
2826   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2827   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2828   // correctly in MultiPV mode.
2829
2830   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2831
2832     int i,j;
2833
2834     for (i = 1; i <= n; i++)
2835     {
2836         RootMove rm = moves[i];
2837         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2838             moves[j] = moves[j - 1];
2839
2840         moves[j] = rm;
2841     }
2842   }
2843
2844 } // namspace