]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
d0cedb82601d5b2526bdc608cd3f50106a00b793
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45 using std::cout;
46 using std::endl;
47
48 ////
49 //// Local definitions
50 ////
51
52 namespace {
53
54   /// Types
55   enum NodeType { NonPV, PV };
56
57   // Set to true to force running with one thread.
58   // Used for debugging SMP code.
59   const bool FakeSplit = false;
60
61   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
62   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
63   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
64   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
65
66   class ThreadsManager {
67     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
68        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
69        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
70     */
71   public:
72     void init_threads();
73     void exit_threads();
74
75     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
76     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
77     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
78     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
79
80     void resetNodeCounters();
81     void resetBetaCounters();
82     int64_t nodes_searched() const;
83     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
84     bool available_thread_exists(int master) const;
85     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
86     bool thread_should_stop(int threadID) const;
87     void wake_sleeping_threads();
88     void put_threads_to_sleep();
89     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
90
91     template <bool Fake>
92     void split(const Position& pos, SearchStack* ss, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
93                Depth depth, bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, int master, bool pvNode);
94
95   private:
96     friend void poll();
97
98     int ActiveThreads;
99     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
100     Thread threads[MAX_THREADS];
101     SplitPoint SplitPointStack[MAX_THREADS][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
102
103     Lock MPLock, WaitLock;
104
105 #if !defined(_MSC_VER)
106     pthread_cond_t WaitCond;
107 #else
108     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
109 #endif
110
111   };
112
113
114   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
115   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
116   // in the case of moves which fail low).
117
118   struct RootMove {
119
120     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
121
122     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
123     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
124     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
125     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
126     bool operator<(const RootMove& m) const {
127
128         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
129     }
130
131     Move move;
132     Value score;
133     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
134     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
135   };
136
137
138   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
139   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
140
141   class RootMoveList {
142
143   public:
144     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
145
146     int move_count() const { return count; }
147     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
148     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
149     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
150     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
151     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
152
153     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
154     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
155     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
156     void sort();
157     void sort_multipv(int n);
158
159   private:
160     static const int MaxRootMoves = 500;
161     RootMove moves[MaxRootMoves];
162     int count;
163   };
164
165
166   /// Adjustments
167
168   // Step 6. Razoring
169
170   // Maximum depth for razoring
171   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
172
173   // Dynamic razoring margin based on depth
174   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
175
176   // Step 8. Null move search with verification search
177
178   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
179   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
180   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
181
182   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
183   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
184
185   // Step 9. Internal iterative deepening
186
187   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
188   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 5 * OnePly /* PV */};
189
190   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
191   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
192   const Value IIDMargin = Value(0x100);
193
194   // Step 11. Decide the new search depth
195
196   // Extensions. Configurable UCI options
197   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
198   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
199   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
200
201   // Minimum depth for use of singular extension
202   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 6 * OnePly /* PV */};
203
204   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
205   // remaining ones we will extend it.
206   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
207
208   // Step 12. Futility pruning
209
210   // Futility margin for quiescence search
211   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
212
213   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
214   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
215   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
216
217   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 0)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
218   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
219
220   // Step 14. Reduced search
221
222   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
223   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
224
225   template <NodeType PV>
226   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
227
228   // Common adjustments
229
230   // Search depth at iteration 1
231   const Depth InitialDepth = OnePly;
232
233   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
234   // better than the second best move.
235   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
236
237   // Last seconds noise filtering (LSN)
238   const bool UseLSNFiltering = true;
239   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
240   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
241   bool loseOnTime = false;
242
243
244   /// Global variables
245
246   // Iteration counter
247   int Iteration;
248
249   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
250   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
251   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
252
253   // Search window management
254   int AspirationDelta;
255
256   // MultiPV mode
257   int MultiPV;
258
259   // Time managment variables
260   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
261   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
262   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
263   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
264
265   // Log file
266   bool UseLogFile;
267   std::ofstream LogFile;
268
269   // Multi-threads related variables
270   Depth MinimumSplitDepth;
271   int MaxThreadsPerSplitPoint;
272   ThreadsManager TM;
273
274   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
275   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
276   int NodesSincePoll;
277   int NodesBetweenPolls = 30000;
278
279   // History table
280   History H;
281
282   /// Local functions
283
284   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
285   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
286
287   template <NodeType PvNode>
288   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool allowNullmove, int threadID,  Move excludedMove = MOVE_NONE);
289
290   template <NodeType PvNode>
291   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int threadID);
292
293   template <NodeType PvNode>
294   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
295
296   template <NodeType PvNode>
297   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
298
299   void update_pv(SearchStack* ss, int ply);
300   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack* ss, int ply);
301   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
302   bool value_is_mate(Value value);
303   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss);
304   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
305   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
306   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
307   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
308   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
309   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
310   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
311
312   int current_search_time();
313   int nps();
314   void poll();
315   void ponderhit();
316   void wait_for_stop_or_ponderhit();
317   void init_ss_array(SearchStack* ss);
318   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Value value);
319
320 #if !defined(_MSC_VER)
321   void *init_thread(void *threadID);
322 #else
323   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
324 #endif
325
326 }
327
328
329 ////
330 //// Functions
331 ////
332
333 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
334 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
335
336 void init_threads() { TM.init_threads(); }
337 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
338 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
339
340
341 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
342 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
343
344 int perft(Position& pos, Depth depth)
345 {
346     StateInfo st;
347     Move move;
348     int sum = 0;
349     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
350
351     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
352     // the moves, just to count them.
353     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
354     {
355         while (mp.get_next_move()) sum++;
356         return sum;
357     }
358
359     // Loop through all legal moves
360     CheckInfo ci(pos);
361     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
362     {
363         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
364         sum += perft(pos, depth - OnePly);
365         pos.undo_move(move);
366     }
367     return sum;
368 }
369
370
371 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
372 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
373 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
374 /// when a quit command is received during the search.
375
376 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
377            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
378            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
379
380   // Initialize global search variables
381   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
382   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
383   NodesSincePoll = 0;
384   TM.resetNodeCounters();
385   SearchStartTime = get_system_time();
386   ExactMaxTime = maxTime;
387   MaxDepth = maxDepth;
388   MaxNodes = maxNodes;
389   InfiniteSearch = infinite;
390   PonderSearch = ponder;
391   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
392
393   // Look for a book move, only during games, not tests
394   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
395   {
396       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
397           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
398
399       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
400       if (bookMove != MOVE_NONE)
401       {
402           if (PonderSearch)
403               wait_for_stop_or_ponderhit();
404
405           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
406           return true;
407       }
408   }
409
410   // Reset loseOnTime flag at the beginning of a new game
411   if (button_was_pressed("New Game"))
412       loseOnTime = false;
413
414   // Read UCI option values
415   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
416   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
417       TT.clear();
418
419   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
420   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
421   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
422   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
423   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
424   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
425   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
426   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
427   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
428   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
429   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
430   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
431
432   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
433   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
434   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
435   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
436   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
437
438   if (UseLogFile)
439       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
440
441   read_weights(pos.side_to_move());
442
443   // Set the number of active threads
444   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
445   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
446   {
447       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
448       init_eval(TM.active_threads());
449   }
450
451   // Wake up sleeping threads
452   TM.wake_sleeping_threads();
453
454   // Set thinking time
455   int myTime = time[side_to_move];
456   int myIncrement = increment[side_to_move];
457   if (UseTimeManagement)
458   {
459       if (!movesToGo) // Sudden death time control
460       {
461           if (myIncrement)
462           {
463               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
464               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
465           }
466           else // Blitz game without increment
467           {
468               MaxSearchTime = myTime / 30;
469               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
470           }
471       }
472       else // (x moves) / (y minutes)
473       {
474           if (movesToGo == 1)
475           {
476               MaxSearchTime = myTime / 2;
477               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
478           }
479           else
480           {
481               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
482               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
483           }
484       }
485
486       if (get_option_value_bool("Ponder"))
487       {
488           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
489           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
490       }
491   }
492
493   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
494   // heavy time pressure.
495   if (MaxNodes)
496       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
497   else if (myTime && myTime < 1000)
498       NodesBetweenPolls = 1000;
499   else if (myTime && myTime < 5000)
500       NodesBetweenPolls = 5000;
501   else
502       NodesBetweenPolls = 30000;
503
504   // Write search information to log file
505   if (UseLogFile)
506       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
507               << "infinite: "  << infinite
508               << " ponder: "   << ponder
509               << " time: "     << myTime
510               << " increment: " << myIncrement
511               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
512
513   // LSN filtering. Used only for developing purposes, disabled by default
514   if (   UseLSNFiltering
515       && loseOnTime)
516   {
517       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
518        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
519            /* wait here */;
520   }
521
522   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
523   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
524
525   if (UseLSNFiltering)
526   {
527       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
528       // decide to lose on time.
529       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
530           && myTime < LSNTime
531           && myIncrement == 0
532           && movesToGo == 0
533           && v < -LSNValue)
534       {
535           loseOnTime = true;
536       }
537       else if (loseOnTime)
538       {
539           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
540           loseOnTime = false;
541       }
542   }
543
544   if (UseLogFile)
545       LogFile.close();
546
547   TM.put_threads_to_sleep();
548
549   return !Quit;
550 }
551
552
553 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
554
555 void init_search() {
556
557   // Init our reduction lookup tables
558   for (int i = 1; i < 64; i++) // i == depth (OnePly = 1)
559       for (int j = 1; j < 64; j++) // j == moveNumber
560       {
561           double    pvRed = log(double(i)) * log(double(j)) / 3.0;
562           double nonPVRed = log(double(i)) * log(double(j)) / 1.5;
563           ReductionMatrix[PV][i][j]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
564           ReductionMatrix[NonPV][i][j] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
565       }
566
567   // Init futility margins array
568   for (int i = 0; i < 16; i++) // i == depth (OnePly = 2)
569       for (int j = 0; j < 64; j++) // j == moveNumber
570       {
571           // FIXME: test using log instead of BSR
572           FutilityMarginsMatrix[i][j] = (i < 2 ? 0 : 112 * bitScanReverse32(i * i / 2)) - 8 * j + 45;
573       }
574
575   // Init futility move count array
576   for (int i = 0; i < 32; i++) // i == depth (OnePly = 2)
577       FutilityMoveCountArray[i] = 3 + (1 << (3 * i / 8));
578 }
579
580
581 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
582 // new search from the root.
583 void SearchStack::init(int ply) {
584
585   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
586   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
587   reduction = Depth(0);
588   eval = VALUE_NONE;
589 }
590
591 void SearchStack::initKillers() {
592
593   mateKiller = MOVE_NONE;
594   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
595       killers[i] = MOVE_NONE;
596 }
597
598 namespace {
599
600   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
601   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
602   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
603   // reached.
604
605   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
606
607     Position p(pos);
608     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
609     Move EasyMove = MOVE_NONE;
610     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
611
612     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
613     RootMoveList rml(p, searchMoves);
614
615     // Handle special case of searching on a mate/stale position
616     if (rml.move_count() == 0)
617     {
618         if (PonderSearch)
619             wait_for_stop_or_ponderhit();
620
621         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
622     }
623
624     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
625     // so to output information also for iteration 1.
626     cout << "info depth " << 1
627          << "\ninfo depth " << 1
628          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
629          << " time " << current_search_time()
630          << " nodes " << TM.nodes_searched()
631          << " nps " << nps()
632          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
633
634     // Initialize
635     TT.new_search();
636     H.clear();
637     init_ss_array(ss);
638     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
639     p.reset_ply();
640     Iteration = 1;
641
642     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
643     if (   rml.move_count() == 1
644         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
645         EasyMove = rml.get_move(0);
646
647     // Iterative deepening loop
648     while (Iteration < PLY_MAX)
649     {
650         // Initialize iteration
651         Iteration++;
652         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
653
654         cout << "info depth " << Iteration << endl;
655
656         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
657         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
658         {
659             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
660             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
661
662             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
663             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
664
665             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
666             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
667         }
668
669         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
670         value = root_search(p, ss, rml, &alpha, &beta);
671
672         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
673         // been overwritten during the search.
674         TT.insert_pv(p, ss->pv);
675
676         if (AbortSearch)
677             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
678
679         //Save info about search result
680         ValueByIteration[Iteration] = value;
681
682         // Drop the easy move if differs from the new best move
683         if (ss->pv[0] != EasyMove)
684             EasyMove = MOVE_NONE;
685
686         if (UseTimeManagement)
687         {
688             // Time to stop?
689             bool stopSearch = false;
690
691             // Stop search early if there is only a single legal move,
692             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
693             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
694                 stopSearch = true;
695
696             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
697             if (  Iteration >= 6
698                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
699                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
700                 stopSearch = true;
701
702             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
703             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
704             if (   Iteration >= 8
705                 && EasyMove == ss->pv[0]
706                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
707                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
708                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
709                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
710                 stopSearch = true;
711
712             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
713             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
714                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
715                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
716
717             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
718             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
719             // move at the next iteration anyway.
720             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
721                 stopSearch = true;
722
723             if (stopSearch)
724             {
725                 if (PonderSearch)
726                     StopOnPonderhit = true;
727                 else
728                     break;
729             }
730         }
731
732         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
733             break;
734     }
735
736     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
737     // best move before we are told to do so.
738     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
739         wait_for_stop_or_ponderhit();
740     else
741         // Print final search statistics
742         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
743              << " nps " << nps()
744              << " time " << current_search_time()
745              << " hashfull " << TT.full() << endl;
746
747     // Print the best move and the ponder move to the standard output
748     if (ss->pv[0] == MOVE_NONE)
749     {
750         ss->pv[0] = rml.get_move(0);
751         ss->pv[1] = MOVE_NONE;
752     }
753
754     assert(ss->pv[0] != MOVE_NONE);
755
756     cout << "bestmove " << ss->pv[0];
757
758     if (ss->pv[1] != MOVE_NONE)
759         cout << " ponder " << ss->pv[1];
760
761     cout << endl;
762
763     if (UseLogFile)
764     {
765         if (dbg_show_mean)
766             dbg_print_mean(LogFile);
767
768         if (dbg_show_hit_rate)
769             dbg_print_hit_rate(LogFile);
770
771         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
772                 << "\nNodes/second: " << nps()
773                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss->pv[0]);
774
775         StateInfo st;
776         p.do_move(ss->pv[0], st);
777         LogFile << "\nPonder move: "
778                 << move_to_san(p, ss->pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
779                 << endl;
780     }
781     return rml.get_move_score(0);
782   }
783
784
785   // root_search() is the function which searches the root node. It is
786   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
787   // scheme, prints some information to the standard output and handles
788   // the fail low/high loops.
789
790   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
791
792     EvalInfo ei;
793     StateInfo st;
794     CheckInfo ci(pos);
795     int64_t nodes;
796     Move move;
797     Depth depth, ext, newDepth;
798     Value value, alpha, beta;
799     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
800     int researchCountFH, researchCountFL;
801
802     researchCountFH = researchCountFL = 0;
803     alpha = *alphaPtr;
804     beta = *betaPtr;
805     isCheck = pos.is_check();
806
807     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, init_ss_array() has already initialized root node)
808     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
809     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
810     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
811
812     // Step 5. Evaluate the position statically
813     // At root we do this only to get reference value for child nodes
814     if (!isCheck)
815         ss->eval = evaluate(pos, ei, 0);
816
817     // Step 6. Razoring (omitted at root)
818     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
819     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
820     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
821
822     // Step extra. Fail low loop
823     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
824     // with bigger window until we are not failing low anymore.
825     while (1)
826     {
827         // Sort the moves before to (re)search
828         rml.sort();
829
830         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
831         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
832         {
833             // This is used by time management
834             FirstRootMove = (i == 0);
835
836             // Save the current node count before the move is searched
837             nodes = TM.nodes_searched();
838
839             // Reset beta cut-off counters
840             TM.resetBetaCounters();
841
842             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
843             // the standard output.
844             move = ss->currentMove = rml.get_move(i);
845
846             if (current_search_time() >= 1000)
847                 cout << "info currmove " << move
848                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
849
850             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
851             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
852
853             // Step 11. Decide the new search depth
854             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
855             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
856             newDepth = depth + ext;
857
858             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
859
860             // Step extra. Fail high loop
861             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
862             // high anymore.
863             value = - VALUE_INFINITE;
864
865             while (1)
866             {
867                 // Step 13. Make the move
868                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
869
870                 // Step extra. pv search
871                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
872                 // and for fail high research (value > alpha)
873                 if (i < MultiPV || value > alpha)
874                 {
875                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
876                     if (MultiPV > 1)
877                         alpha = -VALUE_INFINITE;
878
879                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
880                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false, 0);
881                 }
882                 else
883                 {
884                     // Step 14. Reduced search
885                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
886                     bool doFullDepthSearch = true;
887
888                     if (    depth >= 3 * OnePly
889                         && !dangerous
890                         && !captureOrPromotion
891                         && !move_is_castle(move))
892                     {
893                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
894                         if (ss->reduction)
895                         {
896                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
897                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, true, 0);
898                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
899                         }
900                     }
901
902                     // Step 15. Full depth search
903                     if (doFullDepthSearch)
904                     {
905                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
906                         ss->reduction = Depth(0);
907                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, true, 0);
908
909                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
910                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
911                         if (value > alpha)
912                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false, 0);
913                     }
914                 }
915
916                 // Step 16. Undo move
917                 pos.undo_move(move);
918
919                 // Can we exit fail high loop ?
920                 if (AbortSearch || value < beta)
921                     break;
922
923                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
924                 // the score before research in case we run out of time while researching.
925                 rml.set_move_score(i, value);
926                 update_pv(ss, 0);
927                 TT.extract_pv(pos, ss->pv, PLY_MAX);
928                 rml.set_move_pv(i, ss->pv);
929
930                 // Print information to the standard output
931                 print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
932
933                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
934                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
935                 researchCountFH++;
936
937             } // End of fail high loop
938
939             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
940             // was aborted because the user interrupted the search or because we
941             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
942             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
943             // move and/or PV.
944             if (AbortSearch)
945                 break;
946
947             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
948             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
949             int64_t our, their;
950             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
951             rml.set_beta_counters(i, our, their);
952             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
953
954             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
955             assert(value < beta);
956
957             // Step 17. Check for new best move
958             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
959                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
960             else
961             {
962                 // PV move or new best move!
963
964                 // Update PV
965                 rml.set_move_score(i, value);
966                 update_pv(ss, 0);
967                 TT.extract_pv(pos, ss->pv, PLY_MAX);
968                 rml.set_move_pv(i, ss->pv);
969
970                 if (MultiPV == 1)
971                 {
972                     // We record how often the best move has been changed in each
973                     // iteration. This information is used for time managment: When
974                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
975                     if (i > 0)
976                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
977
978                     // Print information to the standard output
979                     print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
980
981                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
982                     if (value > alpha)
983                         alpha = value;
984                 }
985                 else // MultiPV > 1
986                 {
987                     rml.sort_multipv(i);
988                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
989                     {
990                         cout << "info multipv " << j + 1
991                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
992                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
993                              << " time " << current_search_time()
994                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
995                              << " nps " << nps()
996                              << " pv ";
997
998                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
999                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1000
1001                         cout << endl;
1002                     }
1003                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
1004                 }
1005             } // PV move or new best move
1006
1007             assert(alpha >= *alphaPtr);
1008
1009             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
1010
1011             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
1012                 StopOnPonderhit = false;
1013         }
1014
1015         // Can we exit fail low loop ?
1016         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
1017             break;
1018
1019         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1020         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
1021         researchCountFL++;
1022
1023     } // Fail low loop
1024
1025     // Sort the moves before to return
1026     rml.sort();
1027
1028     return alpha;
1029   }
1030
1031
1032   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
1033
1034   template <NodeType PvNode>
1035   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth,
1036                bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1037
1038     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1039     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1040     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1041     assert(pos.ply() > 0 && pos.ply() < PLY_MAX);
1042     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1043
1044     Move movesSearched[256];
1045     EvalInfo ei;
1046     StateInfo st;
1047     const TTEntry* tte;
1048     Move ttMove, move;
1049     Depth ext, newDepth;
1050     Value bestValue, value, oldAlpha;
1051     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
1052     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1053     bool mateThreat = false;
1054     int moveCount = 0;
1055     int ply = pos.ply();
1056     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1057     oldAlpha = alpha;
1058
1059     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
1060     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1061     ss->init(ply);
1062     (ss + 2)->initKillers();
1063
1064     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
1065     {
1066         NodesSincePoll = 0;
1067         poll();
1068     }
1069
1070     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1071     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1072         return Value(0);
1073
1074     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1075         return VALUE_DRAW;
1076
1077     // Step 3. Mate distance pruning
1078     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1079     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1080     if (alpha >= beta)
1081         return alpha;
1082
1083     // Step 4. Transposition table lookup
1084
1085     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1086     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1087     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1088
1089     tte = TT.retrieve(posKey);
1090     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1091
1092     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1093     // This is to avoid problems in the following areas:
1094     //
1095     // * Repetition draw detection
1096     // * Fifty move rule detection
1097     // * Searching for a mate
1098     // * Printing of full PV line
1099
1100     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1101     {
1102         // Refresh tte entry to avoid aging
1103         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->king_danger());
1104
1105         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1106         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1107     }
1108
1109     // Step 5. Evaluate the position statically
1110     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1111     isCheck = pos.is_check();
1112     if (!isCheck)
1113     {
1114         if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1115         {
1116             ss->eval = tte->static_value();
1117             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1118         }
1119         else
1120             ss->eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1121
1122         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1123         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1124     }
1125
1126     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1127     if (   !PvNode
1128         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1129         &&  ttMove == MOVE_NONE
1130         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1131         &&  depth < RazorDepth
1132         && !isCheck
1133         && !value_is_mate(beta)
1134         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1135     {
1136         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1137         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), threadID);
1138         if (v < rbeta)
1139             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1140             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1141             return v;
1142     }
1143
1144     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1145     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1146     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1147     if (   !PvNode
1148         &&  allowNullmove
1149         &&  depth < RazorDepth
1150         && !isCheck
1151         && !value_is_mate(beta)
1152         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1153         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0))
1154         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1155
1156     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1157     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1158     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1159     // NullMoveMargin under beta.
1160     if (   !PvNode
1161         &&  allowNullmove
1162         &&  depth > OnePly
1163         && !isCheck
1164         && !value_is_mate(beta)
1165         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1166         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0))
1167     {
1168         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1169
1170         // Null move dynamic reduction based on depth
1171         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1172
1173         // Null move dynamic reduction based on value
1174         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1175             R++;
1176
1177         pos.do_null_move(st);
1178
1179         nullValue = depth-R*OnePly < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), threadID)
1180                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, false, threadID);
1181         pos.undo_null_move();
1182
1183         if (nullValue >= beta)
1184         {
1185             // Do not return unproven mate scores
1186             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1187                 nullValue = beta;
1188
1189             if (depth < 6 * OnePly)
1190                 return nullValue;
1191
1192             // Do zugzwang verification search
1193             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-5*OnePly, false, threadID);
1194             if (v >= beta)
1195                 return nullValue;
1196         } else {
1197             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1198             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1199             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1200             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1201             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1202             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1203             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1204                 mateThreat = true;
1205
1206             ss->threatMove = (ss+1)->currentMove;
1207             if (   depth < ThreatDepth
1208                 && (ss-1)->reduction
1209                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, ss->threatMove))
1210                 return beta - 1;
1211         }
1212     }
1213
1214     // Step 9. Internal iterative deepening
1215     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1216         && (ttMove == MOVE_NONE || (PvNode && tte->depth() <= depth - 4 * OnePly))
1217         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1218     {
1219         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1220         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, false, threadID);
1221         ttMove = ss->pv[ply];
1222         tte = TT.retrieve(posKey);
1223     }
1224
1225     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1226     if (PvNode)
1227         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1228
1229     // Initialize a MovePicker object for the current position
1230     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1231     CheckInfo ci(pos);
1232     bool singularExtensionNode =   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1233                                 && tte && tte->move()
1234                                 && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1235                                 && is_lower_bound(tte->type())
1236                                 && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly;
1237
1238     // Step 10. Loop through moves
1239     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1240     while (   bestValue < beta
1241            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1242            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1243     {
1244       assert(move_is_ok(move));
1245
1246       if (move == excludedMove)
1247           continue;
1248
1249       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1250       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1251       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1252
1253       // Step 11. Decide the new search depth
1254       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1255
1256       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1257       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1258       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1259       if (   singularExtensionNode
1260           && move == tte->move()
1261           && ext < OnePly)
1262       {
1263           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1264
1265           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1266           {
1267               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1268               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, false, threadID, move);
1269
1270               if (v < ttValue - SingularExtensionMargin)
1271                   ext = OnePly;
1272           }
1273       }
1274
1275       newDepth = depth - OnePly + ext;
1276
1277       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1278       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1279
1280       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1281       if (   !PvNode
1282           && !isCheck
1283           && !dangerous
1284           && !captureOrPromotion
1285           && !move_is_castle(move)
1286           &&  move != ttMove)
1287       {
1288           // Move count based pruning
1289           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1290               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1291               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1292               continue;
1293
1294           // Value based pruning
1295           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly for predicted depth,
1296           // but fixing this made program slightly weaker.
1297           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1298           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1299                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1300
1301           if (futilityValueScaled < beta)
1302           {
1303               if (futilityValueScaled > bestValue)
1304                   bestValue = futilityValueScaled;
1305               continue;
1306           }
1307       }
1308
1309       // Step 13. Make the move
1310       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1311
1312       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1313       // The first move in list is the expected PV
1314       if (PvNode && moveCount == 1)
1315           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), threadID)
1316                                     : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false, threadID);
1317       else
1318       {
1319           // Step 14. Reduced depth search
1320           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1321           bool doFullDepthSearch = true;
1322
1323           if (    depth >= 3 * OnePly
1324               && !dangerous
1325               && !captureOrPromotion
1326               && !move_is_castle(move)
1327               && !move_is_killer(move, ss))
1328           {
1329               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1330               if (ss->reduction)
1331               {
1332                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1333                   value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), threadID)
1334                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true, threadID);
1335
1336                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1337               }
1338
1339               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1340               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1341               // if the move fails high again then go with full depth search.
1342               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1343               {
1344                   assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1345
1346                   ss->reduction = OnePly;
1347                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, true, threadID);
1348                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1349               }
1350               ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1351           }
1352
1353           // Step 15. Full depth search
1354           if (doFullDepthSearch)
1355           {
1356               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), threadID)
1357                                         : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, true, threadID);
1358
1359               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1360               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1361               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1362               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1363                   value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), threadID)
1364                                             : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false, threadID);
1365           }
1366       }
1367
1368       // Step 16. Undo move
1369       pos.undo_move(move);
1370
1371       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1372
1373       // Step 17. Check for new best move
1374       if (value > bestValue)
1375       {
1376           bestValue = value;
1377           if (value > alpha)
1378           {
1379               if (PvNode && value < beta) // This guarantees that always: alpha < beta
1380                   alpha = value;
1381
1382               update_pv(ss, ply);
1383
1384               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1385                   ss->mateKiller = move;
1386           }
1387       }
1388
1389       // Step 18. Check for split
1390       if (   TM.active_threads() > 1
1391           && bestValue < beta
1392           && depth >= MinimumSplitDepth
1393           && Iteration <= 99
1394           && TM.available_thread_exists(threadID)
1395           && !AbortSearch
1396           && !TM.thread_should_stop(threadID))
1397           TM.split<FakeSplit>(pos, ss, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1398                               mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, PvNode);
1399     }
1400
1401     // Step 19. Check for mate and stalemate
1402     // All legal moves have been searched and if there are
1403     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1404     // If one move was excluded return fail low score.
1405     if (!moveCount)
1406         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1407
1408     // Step 20. Update tables
1409     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1410     // history counters, and killer moves.
1411     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1412         return bestValue;
1413
1414     if (bestValue <= oldAlpha)
1415         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1416
1417     else if (bestValue >= beta)
1418     {
1419         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1420         move = ss->pv[ply];
1421         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1422         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1423         {
1424             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1425             update_killers(move, ss);
1426         }
1427     }
1428     else
1429         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss->pv[ply], ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1430
1431     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1432
1433     return bestValue;
1434   }
1435
1436
1437   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1438   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1439   // less than OnePly).
1440
1441   template <NodeType PvNode>
1442   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int threadID) {
1443
1444     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1445     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1446     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1447     assert(depth <= 0);
1448     assert(pos.ply() > 0 && pos.ply() < PLY_MAX);
1449     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1450
1451     EvalInfo ei;
1452     StateInfo st;
1453     Move ttMove, move;
1454     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1455     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1456     const TTEntry* tte = NULL;
1457     int moveCount = 0;
1458     int ply = pos.ply();
1459     Value oldAlpha = alpha;
1460
1461     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1462     ss->init(ply);
1463
1464     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1465     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1466         return VALUE_DRAW;
1467
1468     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1469     // pruning, but only for move ordering.
1470     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1471     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1472
1473     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1474     {
1475         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1476         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1477     }
1478
1479     isCheck = pos.is_check();
1480
1481     // Evaluate the position statically
1482     if (isCheck)
1483         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1484     else if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1485     {
1486         staticValue = tte->static_value();
1487         ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1488     }
1489     else
1490         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1491
1492     if (!isCheck)
1493     {
1494         ss->eval = staticValue;
1495         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1496     }
1497
1498     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1499     // at least beta.
1500     bestValue = staticValue;
1501
1502     if (bestValue >= beta)
1503     {
1504         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1505         if (!isCheck && !tte)
1506             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1507
1508         return bestValue;
1509     }
1510
1511     if (bestValue > alpha)
1512         alpha = bestValue;
1513
1514     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1515     bool deepChecks = (depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1516
1517     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1518     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1519     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1520     // and we are near beta) will be generated.
1521     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1522     CheckInfo ci(pos);
1523     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1524     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1525
1526     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1527     while (   alpha < beta
1528            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1529     {
1530       assert(move_is_ok(move));
1531
1532       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1533
1534       // Update current move
1535       moveCount++;
1536       ss->currentMove = move;
1537
1538       // Futility pruning
1539       if (   !PvNode
1540           &&  enoughMaterial
1541           && !isCheck
1542           && !moveIsCheck
1543           &&  move != ttMove
1544           && !move_is_promotion(move)
1545           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1546       {
1547           futilityValue =  futilityBase
1548                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1549                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1550
1551           if (futilityValue < alpha)
1552           {
1553               if (futilityValue > bestValue)
1554                   bestValue = futilityValue;
1555               continue;
1556           }
1557       }
1558
1559       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1560       evasionPrunable =   isCheck
1561                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1562                        && !pos.move_is_capture(move)
1563                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1564                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1565
1566       // Don't search moves with negative SEE values
1567       if (   !PvNode
1568           && (!isCheck || evasionPrunable)
1569           &&  move != ttMove
1570           && !move_is_promotion(move)
1571           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1572           continue;
1573
1574       // Make and search the move
1575       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1576       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-OnePly, threadID);
1577       pos.undo_move(move);
1578
1579       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1580
1581       // New best move?
1582       if (value > bestValue)
1583       {
1584           bestValue = value;
1585           if (value > alpha)
1586           {
1587               alpha = value;
1588               update_pv(ss, ply);
1589           }
1590        }
1591     }
1592
1593     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1594     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1595     if (!moveCount && isCheck) // Mate!
1596         return value_mated_in(ply);
1597
1598     // Update transposition table
1599     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1600     if (bestValue <= oldAlpha)
1601     {
1602         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1603         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1604         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, d, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1605     }
1606     else if (bestValue >= beta)
1607     {
1608         move = ss->pv[ply];
1609         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1610
1611         // Update killers only for good checking moves
1612         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1613             update_killers(move, ss);
1614     }
1615     else
1616         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss->pv[ply], ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1617
1618     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1619
1620     return bestValue;
1621   }
1622
1623
1624   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1625   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1626   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1627   // table, done a null move search, and searched the first move before
1628   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1629   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1630   // care of after we return from the split point.
1631
1632   template <NodeType PvNode>
1633   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1634
1635     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1636     assert(TM.active_threads() > 1);
1637
1638     StateInfo st;
1639     Move move;
1640     Depth ext, newDepth;
1641     Value value;
1642     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1643     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1644     int moveCount;
1645     value = -VALUE_INFINITE;
1646
1647     Position pos(*sp->pos);
1648     CheckInfo ci(pos);
1649     int ply = pos.ply();
1650     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1651     isCheck = pos.is_check();
1652
1653     // Step 10. Loop through moves
1654     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1655     lock_grab(&(sp->lock));
1656
1657     while (    sp->bestValue < sp->beta
1658            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1659            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1660     {
1661       moveCount = ++sp->moveCount;
1662       lock_release(&(sp->lock));
1663
1664       assert(move_is_ok(move));
1665
1666       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1667       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1668
1669       // Step 11. Decide the new search depth
1670       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1671       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1672
1673       // Update current move
1674       ss->currentMove = move;
1675
1676       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1677       if (   !PvNode
1678           && !isCheck
1679           && !dangerous
1680           && !captureOrPromotion
1681           && !move_is_castle(move))
1682       {
1683           // Move count based pruning
1684           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1685               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1686               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1687           {
1688               lock_grab(&(sp->lock));
1689               continue;
1690           }
1691
1692           // Value based pruning
1693           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1694           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1695                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1696
1697           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1698           {
1699               lock_grab(&(sp->lock));
1700
1701               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1702                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1703               continue;
1704           }
1705       }
1706
1707       // Step 13. Make the move
1708       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1709
1710       // Step 14. Reduced search
1711       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1712       bool doFullDepthSearch = true;
1713
1714       if (   !dangerous
1715           && !captureOrPromotion
1716           && !move_is_castle(move)
1717           && !move_is_killer(move, ss))
1718       {
1719           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1720           if (ss->reduction)
1721           {
1722               Value localAlpha = sp->alpha;
1723               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, true, threadID);
1724               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1725           }
1726
1727           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1728           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1729           // if the move fails high again then go with full depth search.
1730           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1731           {
1732               ss->reduction = OnePly;
1733               Value localAlpha = sp->alpha;
1734               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, true, threadID);
1735               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1736           }
1737       }
1738
1739       // Step 15. Full depth search
1740       if (doFullDepthSearch)
1741       {
1742           ss->reduction = Depth(0);
1743           Value localAlpha = sp->alpha;
1744           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, true, threadID);
1745
1746           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1747               value = -search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, false, threadID);
1748       }
1749
1750       // Step 16. Undo move
1751       pos.undo_move(move);
1752
1753       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1754
1755       // Step 17. Check for new best move
1756       lock_grab(&(sp->lock));
1757
1758       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1759       {
1760           sp->bestValue = value;
1761
1762           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1763           {
1764               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1765                   sp->stopRequest = true;
1766
1767               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1768                   sp->alpha = value;
1769
1770               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, ply);
1771           }
1772       }
1773     }
1774
1775     /* Here we have the lock still grabbed */
1776
1777     sp->slaves[threadID] = 0;
1778
1779     lock_release(&(sp->lock));
1780   }
1781
1782   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
1783   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
1784   // current node.
1785
1786   void update_pv(SearchStack* ss, int ply) {
1787
1788     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1789
1790     int p;
1791
1792     ss->pv[ply] = ss->currentMove;
1793
1794     for (p = ply + 1; (ss+1)->pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1795         ss->pv[p] = (ss+1)->pv[p];
1796
1797     ss->pv[p] = MOVE_NONE;
1798   }
1799
1800
1801   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
1802   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
1803   // the PV at the parent node.
1804
1805   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack* ss, int ply) {
1806
1807     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1808
1809     int p;
1810
1811     ss->pv[ply] = pss->pv[ply] = ss->currentMove;
1812
1813     for (p = ply + 1; (ss+1)->pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1814         ss->pv[p] = pss->pv[p] = (ss+1)->pv[p];
1815
1816     ss->pv[p] = pss->pv[p] = MOVE_NONE;
1817   }
1818
1819
1820   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1821   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1822   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1823   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1824   // second move is assumed to be a move from the current position.
1825
1826   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1827
1828     Square f1, t1, f2, t2;
1829     Piece p;
1830
1831     assert(move_is_ok(m1));
1832     assert(move_is_ok(m2));
1833
1834     if (m2 == MOVE_NONE)
1835         return false;
1836
1837     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1838     f2 = move_from(m2);
1839     t1 = move_to(m1);
1840     if (f2 == t1)
1841         return true;
1842
1843     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1844     t2 = move_to(m2);
1845     f1 = move_from(m1);
1846     if (t2 == f1)
1847         return true;
1848
1849     // Case 3: Moving through the vacated square
1850     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1851         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1852       return true;
1853
1854     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1855     p = pos.piece_on(t1);
1856     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1857         return true;
1858
1859     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1860     if (    piece_is_slider(p)
1861         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1862         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1863     {
1864         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1865         // move is the opposite of the checking piece.
1866         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1867         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1868
1869         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1870             return true;
1871     }
1872     return false;
1873   }
1874
1875
1876   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
1877   // eventually compensated for the ply.
1878
1879   bool value_is_mate(Value value) {
1880
1881     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1882
1883     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1884           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1885   }
1886
1887
1888   // move_is_killer() checks if the given move is among the
1889   // killer moves of that ply.
1890
1891   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1892
1893       const Move* k = ss->killers;
1894       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
1895           if (*k == m)
1896               return true;
1897
1898       return false;
1899   }
1900
1901
1902   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1903   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1904   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1905   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1906   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1907   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1908   template <NodeType PvNode>
1909   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1910                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1911
1912     assert(m != MOVE_NONE);
1913
1914     Depth result = Depth(0);
1915     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1916
1917     if (*dangerous)
1918     {
1919         if (moveIsCheck)
1920             result += CheckExtension[PvNode];
1921
1922         if (singleEvasion)
1923             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1924
1925         if (mateThreat)
1926             result += MateThreatExtension[PvNode];
1927     }
1928
1929     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1930     {
1931         Color c = pos.side_to_move();
1932         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1933         {
1934             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1935             *dangerous = true;
1936         }
1937         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1938         {
1939             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1940             *dangerous = true;
1941         }
1942     }
1943
1944     if (   captureOrPromotion
1945         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1946         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1947             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1948         && !move_is_promotion(m)
1949         && !move_is_ep(m))
1950     {
1951         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1952         *dangerous = true;
1953     }
1954
1955     if (   PvNode
1956         && captureOrPromotion
1957         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1958         && pos.see_sign(m) >= 0)
1959     {
1960         result += OnePly/2;
1961         *dangerous = true;
1962     }
1963
1964     return Min(result, OnePly);
1965   }
1966
1967
1968   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
1969   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
1970   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
1971   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
1972   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
1973   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
1974   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
1975
1976   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
1977
1978     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
1979   }
1980
1981
1982   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1983   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1984
1985   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1986
1987     assert(move_is_ok(m));
1988     assert(threat && move_is_ok(threat));
1989     assert(!pos.move_is_check(m));
1990     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1991     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1992
1993     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1994
1995     mfrom = move_from(m);
1996     mto = move_to(m);
1997     tfrom = move_from(threat);
1998     tto = move_to(threat);
1999
2000     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2001     if (mfrom == tto)
2002         return true;
2003
2004     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2005     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2006     if (   pos.move_is_capture(threat)
2007         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2008             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2009         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2010         return true;
2011
2012     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2013     // prune safe moves which block its ray.
2014     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2015         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2016         && pos.see_sign(m) >= 0)
2017         return true;
2018
2019     return false;
2020   }
2021
2022
2023   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2024   // can be used at a given point in search.
2025
2026   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2027
2028     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2029
2030     return   (   tte->depth() >= depth
2031               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2032               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2033
2034           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2035               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2036   }
2037
2038
2039   // refine_eval() returns the transposition table score if
2040   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2041
2042   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2043
2044       if (!tte)
2045           return defaultEval;
2046
2047       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2048
2049       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2050           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2051           return v;
2052
2053       return defaultEval;
2054   }
2055
2056
2057   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2058   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2059
2060   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2061                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2062
2063     Move m;
2064
2065     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2066
2067     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2068     {
2069         m = movesSearched[i];
2070
2071         assert(m != move);
2072
2073         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2074             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2075     }
2076   }
2077
2078
2079   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2080   // among the killer moves of that ply.
2081
2082   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2083
2084     if (m == ss->killers[0])
2085         return;
2086
2087     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2088         ss->killers[i] = ss->killers[i - 1];
2089
2090     ss->killers[0] = m;
2091   }
2092
2093
2094   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2095   // the static position evaluation before and after the move.
2096
2097   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2098
2099     if (   m != MOVE_NULL
2100         && before != VALUE_NONE
2101         && after != VALUE_NONE
2102         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2103         && !move_is_castle(m)
2104         && !move_is_promotion(m))
2105         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2106   }
2107
2108
2109   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2110   // since the beginning of the current search.
2111
2112   int current_search_time() {
2113
2114     return get_system_time() - SearchStartTime;
2115   }
2116
2117
2118   // nps() computes the current nodes/second count.
2119
2120   int nps() {
2121
2122     int t = current_search_time();
2123     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2124   }
2125
2126
2127   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2128   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2129   // search.
2130
2131   void poll() {
2132
2133     static int lastInfoTime;
2134     int t = current_search_time();
2135
2136     //  Poll for input
2137     if (Bioskey())
2138     {
2139         // We are line oriented, don't read single chars
2140         std::string command;
2141
2142         if (!std::getline(std::cin, command))
2143             command = "quit";
2144
2145         if (command == "quit")
2146         {
2147             AbortSearch = true;
2148             PonderSearch = false;
2149             Quit = true;
2150             return;
2151         }
2152         else if (command == "stop")
2153         {
2154             AbortSearch = true;
2155             PonderSearch = false;
2156         }
2157         else if (command == "ponderhit")
2158             ponderhit();
2159     }
2160
2161     // Print search information
2162     if (t < 1000)
2163         lastInfoTime = 0;
2164
2165     else if (lastInfoTime > t)
2166         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2167         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2168         lastInfoTime = 0;
2169
2170     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2171     {
2172         lastInfoTime = t;
2173
2174         if (dbg_show_mean)
2175             dbg_print_mean();
2176
2177         if (dbg_show_hit_rate)
2178             dbg_print_hit_rate();
2179
2180         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2181              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2182     }
2183
2184     // Should we stop the search?
2185     if (PonderSearch)
2186         return;
2187
2188     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2189                            && !AspirationFailLow
2190                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2191
2192     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2193                      || stillAtFirstMove;
2194
2195     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2196         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2197         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2198         AbortSearch = true;
2199   }
2200
2201
2202   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2203   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2204   // it correctly predicted the opponent's move.
2205
2206   void ponderhit() {
2207
2208     int t = current_search_time();
2209     PonderSearch = false;
2210
2211     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2212                            && !AspirationFailLow
2213                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2214
2215     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2216                      || stillAtFirstMove;
2217
2218     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2219         AbortSearch = true;
2220   }
2221
2222
2223   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2224
2225   void init_ss_array(SearchStack* ss) {
2226
2227     for (int i = 0; i < 3; i++, ss++)
2228     {
2229         ss->init(i);
2230         ss->initKillers();
2231     }
2232   }
2233
2234
2235   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2236   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2237   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2238   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2239   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2240   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2241
2242   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2243
2244     std::string command;
2245
2246     while (true)
2247     {
2248         if (!std::getline(std::cin, command))
2249             command = "quit";
2250
2251         if (command == "quit")
2252         {
2253             Quit = true;
2254             break;
2255         }
2256         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2257             break;
2258     }
2259   }
2260
2261
2262   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2263   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2264
2265   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Value value) {
2266
2267     cout << "info depth " << Iteration
2268          << " score " << value_to_string(value)
2269          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
2270             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
2271          << " time "  << current_search_time()
2272          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2273          << " nps "   << nps()
2274          << " pv ";
2275
2276     for (int j = 0; ss->pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
2277         cout << ss->pv[j] << " ";
2278
2279     cout << endl;
2280
2281     if (UseLogFile)
2282     {
2283         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
2284             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
2285
2286         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2287                              TM.nodes_searched(), value, type, ss->pv) << endl;
2288     }
2289   }
2290
2291
2292   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2293   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2294   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2295   // threads and one for Windows threads.
2296
2297 #if !defined(_MSC_VER)
2298
2299   void* init_thread(void *threadID) {
2300
2301     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2302     return NULL;
2303   }
2304
2305 #else
2306
2307   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2308
2309     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2310     return 0;
2311   }
2312
2313 #endif
2314
2315
2316   /// The ThreadsManager class
2317
2318   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2319   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2320   // counters used to sort the moves at root.
2321
2322   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2323
2324     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2325         threads[i].nodes = 0ULL;
2326   }
2327
2328   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2329
2330     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2331         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2332   }
2333
2334   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2335
2336     int64_t result = 0ULL;
2337     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2338         result += threads[i].nodes;
2339
2340     return result;
2341   }
2342
2343   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2344
2345     our = their = 0UL;
2346     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2347     {
2348         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2349         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2350     }
2351   }
2352
2353
2354   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2355   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2356   // object for which the current thread is the master.
2357
2358   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2359
2360     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2361
2362     while (true)
2363     {
2364         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2365         // master should exit as last one.
2366         if (AllThreadsShouldExit)
2367         {
2368             assert(!sp);
2369             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2370             return;
2371         }
2372
2373         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2374         // instead of wasting CPU time polling for work.
2375         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2376         {
2377             assert(!sp);
2378             assert(threadID != 0);
2379             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2380
2381 #if !defined(_MSC_VER)
2382             lock_grab(&WaitLock);
2383             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2384                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2385             lock_release(&WaitLock);
2386 #else
2387             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2388 #endif
2389         }
2390
2391         // If thread has just woken up, mark it as available
2392         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2393             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2394
2395         // If this thread has been assigned work, launch a search
2396         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2397         {
2398             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2399
2400             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2401
2402             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2403                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2404             else
2405                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2406
2407             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2408
2409             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2410         }
2411
2412         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2413         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2414         int i = 0;
2415         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2416
2417         if (i == ActiveThreads)
2418         {
2419             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2420             // be sure sp->lock has been released before to return.
2421             lock_grab(&(sp->lock));
2422             lock_release(&(sp->lock));
2423
2424             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2425
2426             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2427             return;
2428         }
2429     }
2430   }
2431
2432
2433   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2434   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2435   // objects.
2436
2437   void ThreadsManager::init_threads() {
2438
2439     volatile int i;
2440     bool ok;
2441
2442 #if !defined(_MSC_VER)
2443     pthread_t pthread[1];
2444 #endif
2445
2446     // Initialize global locks
2447     lock_init(&MPLock, NULL);
2448     lock_init(&WaitLock, NULL);
2449
2450 #if !defined(_MSC_VER)
2451     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2452 #else
2453     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2454         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2455 #endif
2456
2457     // Initialize SplitPointStack locks
2458     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2459         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2460             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2461
2462     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2463     AllThreadsShouldExit = false;
2464
2465     // Threads will be put to sleep as soon as created
2466     AllThreadsShouldSleep = true;
2467
2468     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2469     ActiveThreads = 1;
2470     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2471     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2472         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2473
2474     // Launch the helper threads
2475     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2476     {
2477
2478 #if !defined(_MSC_VER)
2479         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2480 #else
2481         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2482 #endif
2483
2484         if (!ok)
2485         {
2486             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2487             Application::exit_with_failure();
2488         }
2489
2490         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2491         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2492     }
2493   }
2494
2495
2496   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2497   // helper threads exit cleanly.
2498
2499   void ThreadsManager::exit_threads() {
2500
2501     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2502     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2503     wake_sleeping_threads();
2504
2505     // This makes the threads to exit idle_loop()
2506     AllThreadsShouldExit = true;
2507
2508     // Wait for thread termination
2509     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2510         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2511
2512     // Now we can safely destroy the locks
2513     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2514         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2515             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2516
2517     lock_destroy(&WaitLock);
2518     lock_destroy(&MPLock);
2519   }
2520
2521
2522   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2523   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2524   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2525
2526   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2527
2528     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2529
2530     SplitPoint* sp;
2531
2532     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2533     return sp != NULL;
2534   }
2535
2536
2537   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2538   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2539   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2540   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2541   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2542   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2543   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2544
2545   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2546
2547     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2548     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2549     assert(ActiveThreads > 1);
2550
2551     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2552         return false;
2553
2554     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2555     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2556
2557     if (localActiveSplitPoints == 0)
2558         // No active split points means that the thread is available as
2559         // a slave for any other thread.
2560         return true;
2561
2562     if (ActiveThreads == 2)
2563         return true;
2564
2565     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2566     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2567     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2568     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2569         return true;
2570
2571     return false;
2572   }
2573
2574
2575   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2576   // a slave for the thread with threadID "master".
2577
2578   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2579
2580     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2581     assert(ActiveThreads > 1);
2582
2583     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2584         if (thread_is_available(i, master))
2585             return true;
2586
2587     return false;
2588   }
2589
2590
2591   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2592   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2593   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2594   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2595   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2596   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2597   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2598   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2599   // split() returns.
2600
2601   template <bool Fake>
2602   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, Value* alpha, const Value beta,
2603                              Value* bestValue, Depth depth, bool mateThreat, int* moveCount,
2604                              MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2605     assert(p.is_ok());
2606     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2607     assert(*bestValue <= *alpha);
2608     assert(*alpha < beta);
2609     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2610     assert(depth > Depth(0));
2611     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2612     assert(ActiveThreads > 1);
2613
2614     lock_grab(&MPLock);
2615
2616     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2617     // active split points, don't split.
2618     if (   !available_thread_exists(master)
2619         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2620     {
2621         lock_release(&MPLock);
2622         return;
2623     }
2624
2625     // Pick the next available split point object from the split point stack
2626     SplitPoint* splitPoint = &SplitPointStack[master][threads[master].activeSplitPoints];
2627
2628     // Initialize the split point object
2629     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2630     splitPoint->stopRequest = false;
2631     splitPoint->depth = depth;
2632     splitPoint->mateThreat = mateThreat;
2633     splitPoint->alpha = *alpha;
2634     splitPoint->beta = beta;
2635     splitPoint->pvNode = pvNode;
2636     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2637     splitPoint->mp = mp;
2638     splitPoint->moveCount = *moveCount;
2639     splitPoint->pos = &p;
2640     splitPoint->parentSstack = ss;
2641     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2642         splitPoint->slaves[i] = 0;
2643
2644     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2645     threads[master].activeSplitPoints++;
2646
2647     // If we are here it means we are not available
2648     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2649
2650     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2651
2652     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2653     for (int i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2654         if (thread_is_available(i, master))
2655         {
2656             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2657             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2658             splitPoint->slaves[i] = 1;
2659             workersCnt++;
2660         }
2661
2662     assert(Fake || workersCnt > 1);
2663
2664     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2665     lock_release(&MPLock);
2666
2667     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2668     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2669     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2670         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2671         {
2672             memcpy(splitPoint->sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2673
2674             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2675
2676             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2677         }
2678
2679     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2680     // which it will instantly launch a search, because its state is
2681     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2682     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2683     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2684     idle_loop(master, splitPoint);
2685
2686     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2687     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2688     lock_grab(&MPLock);
2689
2690     *alpha = splitPoint->alpha;
2691     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2692     threads[master].activeSplitPoints--;
2693     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2694
2695     lock_release(&MPLock);
2696   }
2697
2698
2699   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2700   // to start a new search from the root.
2701
2702   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2703
2704     assert(AllThreadsShouldSleep);
2705     assert(ActiveThreads > 0);
2706
2707     AllThreadsShouldSleep = false;
2708
2709     if (ActiveThreads == 1)
2710         return;
2711
2712 #if !defined(_MSC_VER)
2713     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2714     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2715     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2716 #else
2717     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2718         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2719 #endif
2720
2721   }
2722
2723
2724   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2725   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2726   // finished the job and should be idle.
2727
2728   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2729
2730     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2731
2732     // This makes the threads to go to sleep
2733     AllThreadsShouldSleep = true;
2734   }
2735
2736   /// The RootMoveList class
2737
2738   // RootMoveList c'tor
2739
2740   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2741
2742     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2743     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2744     StateInfo st;
2745     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2746
2747     // Generate all legal moves
2748     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2749
2750     // Add each move to the moves[] array
2751     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2752     {
2753         bool includeMove = includeAllMoves;
2754
2755         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2756             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2757
2758         if (!includeMove)
2759             continue;
2760
2761         // Find a quick score for the move
2762         init_ss_array(ss);
2763         pos.do_move(cur->move, st);
2764         moves[count].move = cur->move;
2765         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 0);
2766         moves[count].pv[0] = cur->move;
2767         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2768         pos.undo_move(cur->move);
2769         count++;
2770     }
2771     sort();
2772   }
2773
2774
2775   // RootMoveList simple methods definitions
2776
2777   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2778
2779     moves[moveNum].nodes = nodes;
2780     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2781   }
2782
2783   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2784
2785     moves[moveNum].ourBeta = our;
2786     moves[moveNum].theirBeta = their;
2787   }
2788
2789   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2790
2791     int j;
2792
2793     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2794         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2795
2796     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2797   }
2798
2799
2800   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2801   // iteration.
2802
2803   void RootMoveList::sort() {
2804
2805     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2806   }
2807
2808
2809   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2810   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2811   // correctly in MultiPV mode.
2812
2813   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2814
2815     int i,j;
2816
2817     for (i = 1; i <= n; i++)
2818     {
2819         RootMove rm = moves[i];
2820         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2821             moves[j] = moves[j - 1];
2822
2823         moves[j] = rm;
2824     }
2825   }
2826
2827 } // namspace