Make reduction search code SMP-friendly
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2009 Marco Costalba
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cstring>
27 #include <fstream>
28 #include <iostream>
29 #include <sstream>
30
31 #include "book.h"
32 #include "evaluate.h"
33 #include "history.h"
34 #include "misc.h"
35 #include "movegen.h"
36 #include "movepick.h"
37 #include "lock.h"
38 #include "san.h"
39 #include "search.h"
40 #include "thread.h"
41 #include "tt.h"
42 #include "ucioption.h"
43
44 using std::cout;
45 using std::endl;
46
47 ////
48 //// Local definitions
49 ////
50
51 namespace {
52
53   /// Types
54
55   // IterationInfoType stores search results for each iteration
56   //
57   // Because we use relatively small (dynamic) aspiration window,
58   // there happens many fail highs and fail lows in root. And
59   // because we don't do researches in those cases, "value" stored
60   // here is not necessarily exact. Instead in case of fail high/low
61   // we guess what the right value might be and store our guess
62   // as a "speculated value" and then move on. Speculated values are
63   // used just to calculate aspiration window width, so also if are
64   // not exact is not big a problem.
65
66   struct IterationInfoType {
67
68     IterationInfoType(Value v = Value(0), Value sv = Value(0))
69     : value(v), speculatedValue(sv) {}
70
71     Value value, speculatedValue;
72   };
73
74
75   // The BetaCounterType class is used to order moves at ply one.
76   // Apart for the first one that has its score, following moves
77   // normally have score -VALUE_INFINITE, so are ordered according
78   // to the number of beta cutoffs occurred under their subtree during
79   // the last iteration. The counters are per thread variables to avoid
80   // concurrent accessing under SMP case.
81
82   struct BetaCounterType {
83
84     BetaCounterType();
85     void clear();
86     void add(Color us, Depth d, int threadID);
87     void read(Color us, int64_t& our, int64_t& their);
88   };
89
90
91   // The RootMove class is used for moves at the root at the tree. For each
92   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
93   // in the case of moves which fail low).
94
95   struct RootMove {
96
97     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
98
99     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
100     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
101     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
102     // have equal score but m1 has the higher node count.
103     bool operator<(const RootMove& m) const {
104
105         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
106     }
107
108     Move move;
109     Value score;
110     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
111     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
112   };
113
114
115   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
116   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
117
118   class RootMoveList {
119
120   public:
121     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
122
123     int move_count() const { return count; }
124     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
125     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
126     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
127     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
128     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
129
130     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
131     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
132     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
133     void sort();
134     void sort_multipv(int n);
135
136   private:
137     static const int MaxRootMoves = 500;
138     RootMove moves[MaxRootMoves];
139     int count;
140   };
141
142
143   /// Constants
144
145   // Search depth at iteration 1
146   const Depth InitialDepth = OnePly;
147
148   // Depth limit for selective search
149   const Depth SelectiveDepth = 7 * OnePly;
150
151   // Use internal iterative deepening?
152   const bool UseIIDAtPVNodes = true;
153   const bool UseIIDAtNonPVNodes = true;
154
155   // Internal iterative deepening margin. At Non-PV moves, when
156   // UseIIDAtNonPVNodes is true, we do an internal iterative deepening
157   // search when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
158   const Value IIDMargin = Value(0x100);
159
160   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
161   // better than the second best move.
162   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
163
164   // Problem margin. If the score of the first move at iteration N+1 has
165   // dropped by more than this since iteration N, the boolean variable
166   // "Problem" is set to true, which will make the program spend some extra
167   // time looking for a better move.
168   const Value ProblemMargin = Value(0x28);
169
170   // No problem margin. If the boolean "Problem" is true, and a new move
171   // is found at the root which is less than NoProblemMargin worse than the
172   // best move from the previous iteration, Problem is set back to false.
173   const Value NoProblemMargin = Value(0x14);
174
175   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
176   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
177   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
178
179   // If the TT move is at least SingleReplyMargin better then the
180   // remaining ones we will extend it.
181   const Value SingleReplyMargin = Value(0x20);
182
183   // Margins for futility pruning in the quiescence search, and at frontier
184   // and near frontier nodes.
185   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
186
187   // Each move futility margin is decreased
188   const Value IncrementalFutilityMargin = Value(0x8);
189
190   // Depth limit for razoring
191   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
192
193   /// Variables initialized by UCI options
194
195   // Minimum number of full depth (i.e. non-reduced) moves at PV and non-PV nodes
196   int LMRPVMoves, LMRNonPVMoves;
197
198   // Depth limit for use of dynamic threat detection
199   Depth ThreatDepth;
200
201   // Last seconds noise filtering (LSN)
202   const bool UseLSNFiltering = true;
203   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
204   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
205   bool loseOnTime = false;
206
207   // Extensions. Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
208   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
209   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
210
211   // Iteration counters
212   int Iteration;
213   BetaCounterType BetaCounter;
214
215   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
216   IterationInfoType IterationInfo[PLY_MAX_PLUS_2];
217   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
218
219   // MultiPV mode
220   int MultiPV;
221
222   // Time managment variables
223   int RootMoveNumber;
224   int SearchStartTime;
225   int MaxNodes, MaxDepth;
226   int MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
227   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
228   bool AbortSearch, Quit;
229   bool FailHigh, FailLow, Problem;
230
231   // Show current line?
232   bool ShowCurrentLine;
233
234   // Log file
235   bool UseLogFile;
236   std::ofstream LogFile;
237
238   // MP related variables
239   int ActiveThreads = 1;
240   Depth MinimumSplitDepth;
241   int MaxThreadsPerSplitPoint;
242   Thread Threads[THREAD_MAX];
243   Lock MPLock;
244   Lock IOLock;
245   bool AllThreadsShouldExit = false;
246   SplitPoint SplitPointStack[THREAD_MAX][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
247   bool Idle = true;
248
249 #if !defined(_MSC_VER)
250   pthread_cond_t WaitCond;
251   pthread_mutex_t WaitLock;
252 #else
253   HANDLE SitIdleEvent[THREAD_MAX];
254 #endif
255
256   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different
257   // cache lines (64 bytes each) from the heavy SMP read accessed variables.
258   int NodesSincePoll;
259   int NodesBetweenPolls = 30000;
260
261   // History table
262   History H;
263
264
265   /// Functions
266
267   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
268   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value alpha, Value beta);
269   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
270   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove = MOVE_NONE);
271   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
272   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
273   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
274   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
275   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
276   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
277   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
278   bool value_is_mate(Value value);
279   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
280   Depth extension(const Position&, Move, bool, bool, bool, bool, bool, bool*);
281   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
282   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
283   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
284   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
285   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
286   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
287
288   bool fail_high_ply_1();
289   int current_search_time();
290   int nps();
291   void poll();
292   void ponderhit();
293   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
294   void wait_for_stop_or_ponderhit();
295   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
296
297   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp);
298   void init_split_point_stack();
299   void destroy_split_point_stack();
300   bool thread_should_stop(int threadID);
301   bool thread_is_available(int slave, int master);
302   bool idle_thread_exists(int master);
303   bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply,
304              Value *alpha, Value *beta, Value *bestValue,
305              const Value futilityValue, Depth depth, int *moves,
306              MovePicker *mp, int master, bool pvNode);
307   void wake_sleeping_threads();
308
309 #if !defined(_MSC_VER)
310   void *init_thread(void *threadID);
311 #else
312   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
313 #endif
314
315 }
316
317
318 ////
319 //// Functions
320 ////
321
322 //FIXME: HACK
323 static double lnArray[512];
324
325 inline double ln(int i)
326 {
327     return lnArray[i];
328 }
329
330 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
331 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
332
333 int perft(Position& pos, Depth depth)
334 {
335     Move move;
336     int sum = 0;
337     MovePicker mp = MovePicker(pos, MOVE_NONE, depth, H);
338
339     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
340     // the moves, just to count them.
341     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
342     {
343         while (mp.get_next_move()) sum++;
344         return sum;
345     }
346
347     // Loop through all legal moves
348     CheckInfo ci(pos);
349     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
350     {
351         StateInfo st;
352         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
353         sum += perft(pos, depth - OnePly);
354         pos.undo_move(move);
355     }
356     return sum;
357 }
358
359
360 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
361 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
362 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
363 /// when a quit command is received during the search.
364
365 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
366            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
367            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
368
369   // Initialize global search variables
370   Idle = StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = false;
371   FailHigh = FailLow = Problem = false;
372   NodesSincePoll = 0;
373   SearchStartTime = get_system_time();
374   ExactMaxTime = maxTime;
375   MaxDepth = maxDepth;
376   MaxNodes = maxNodes;
377   InfiniteSearch = infinite;
378   PonderSearch = ponder;
379   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
380
381   // Look for a book move, only during games, not tests
382   if (UseTimeManagement && !ponder && get_option_value_bool("OwnBook"))
383   {
384       Move bookMove;
385       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
386           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
387
388       bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
389       if (bookMove != MOVE_NONE)
390       {
391           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
392           return true;
393       }
394   }
395
396   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
397   {
398       Threads[i].nodes = 0ULL;
399       Threads[i].failHighPly1 = false;
400   }
401
402   if (button_was_pressed("New Game"))
403       loseOnTime = false; // Reset at the beginning of a new game
404
405   // Read UCI option values
406   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
407   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
408       TT.clear();
409
410   bool PonderingEnabled = get_option_value_bool("Ponder");
411   MultiPV = get_option_value_int("MultiPV");
412
413   CheckExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
414   CheckExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
415
416   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
417   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
418
419   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
420   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
421
422   PassedPawnExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
423   PassedPawnExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
424
425   PawnEndgameExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
426   PawnEndgameExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
427
428   MateThreatExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
429   MateThreatExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
430
431   LMRPVMoves    = get_option_value_int("Full Depth Moves (PV nodes)") + 1;
432   LMRNonPVMoves = get_option_value_int("Full Depth Moves (non-PV nodes)") + 1;
433   ThreatDepth   = get_option_value_int("Threat Depth") * OnePly;
434
435   Chess960 = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
436   ShowCurrentLine = get_option_value_bool("UCI_ShowCurrLine");
437   UseLogFile = get_option_value_bool("Use Search Log");
438   if (UseLogFile)
439       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
440
441   MinimumSplitDepth = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
442   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
443
444   read_weights(pos.side_to_move());
445
446   // Set the number of active threads
447   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
448   if (newActiveThreads != ActiveThreads)
449   {
450       ActiveThreads = newActiveThreads;
451       init_eval(ActiveThreads);
452   }
453
454   // Wake up sleeping threads
455   wake_sleeping_threads();
456
457   for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
458       assert(thread_is_available(i, 0));
459
460   // Set thinking time
461   int myTime = time[side_to_move];
462   int myIncrement = increment[side_to_move];
463   if (UseTimeManagement)
464   {
465       if (!movesToGo) // Sudden death time control
466       {
467           if (myIncrement)
468           {
469               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
470               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
471           }
472           else // Blitz game without increment
473           {
474               MaxSearchTime = myTime / 30;
475               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
476           }
477       }
478       else // (x moves) / (y minutes)
479       {
480           if (movesToGo == 1)
481           {
482               MaxSearchTime = myTime / 2;
483               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
484           }
485           else
486           {
487               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
488               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
489           }
490       }
491
492       if (PonderingEnabled)
493       {
494           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
495           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
496       }
497   }
498
499   // Set best NodesBetweenPolls interval
500   if (MaxNodes)
501       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
502   else if (myTime && myTime < 1000)
503       NodesBetweenPolls = 1000;
504   else if (myTime && myTime < 5000)
505       NodesBetweenPolls = 5000;
506   else
507       NodesBetweenPolls = 30000;
508
509   // Write information to search log file
510   if (UseLogFile)
511       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
512               << "infinite: "  << infinite
513               << " ponder: "   << ponder
514               << " time: "     << myTime
515               << " increment: " << myIncrement
516               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
517
518   // LSN filtering. Used only for developing purpose. Disabled by default.
519   if (   UseLSNFiltering
520       && loseOnTime)
521   {
522       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
523        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
524            /* wait here */;
525   }
526
527   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
528   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
529
530
531   if (UseLSNFiltering)
532   {
533       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
534       // decide to lose on time.
535       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
536           && myTime < LSNTime
537           && myIncrement == 0
538           && movesToGo == 0
539           && v < -LSNValue)
540       {
541           loseOnTime = true;
542       }
543       else if (loseOnTime)
544       {
545           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
546           loseOnTime = false;
547       }
548   }
549
550   if (UseLogFile)
551       LogFile.close();
552
553   Idle = true;
554   return !Quit;
555 }
556
557
558 /// init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
559 /// and initializes the split point stack and the global locks and condition
560 /// objects.
561
562 #include <cmath> //FIXME: HACK
563
564 void init_threads() {
565
566   // FIXME: HACK!!
567   for (int i = 0; i < 512; i++)
568     lnArray[i] = log(double(i));
569
570   volatile int i;
571
572 #if !defined(_MSC_VER)
573   pthread_t pthread[1];
574 #endif
575
576   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
577       Threads[i].activeSplitPoints = 0;
578
579   // Initialize global locks
580   lock_init(&MPLock, NULL);
581   lock_init(&IOLock, NULL);
582
583   init_split_point_stack();
584
585 #if !defined(_MSC_VER)
586   pthread_mutex_init(&WaitLock, NULL);
587   pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
588 #else
589   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
590       SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
591 #endif
592
593   // All threads except the main thread should be initialized to idle state
594   for (i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
595   {
596       Threads[i].stop = false;
597       Threads[i].workIsWaiting = false;
598       Threads[i].idle = true;
599       Threads[i].running = false;
600   }
601
602   // Launch the helper threads
603   for (i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
604   {
605 #if !defined(_MSC_VER)
606       pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i));
607 #else
608       DWORD iID[1];
609       CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, iID);
610 #endif
611
612       // Wait until the thread has finished launching
613       while (!Threads[i].running);
614   }
615 }
616
617
618 /// stop_threads() is called when the program exits. It makes all the
619 /// helper threads exit cleanly.
620
621 void stop_threads() {
622
623   ActiveThreads = THREAD_MAX;  // HACK
624   Idle = false;  // HACK
625   wake_sleeping_threads();
626   AllThreadsShouldExit = true;
627   for (int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
628   {
629       Threads[i].stop = true;
630       while (Threads[i].running);
631   }
632   destroy_split_point_stack();
633 }
634
635
636 /// nodes_searched() returns the total number of nodes searched so far in
637 /// the current search.
638
639 int64_t nodes_searched() {
640
641   int64_t result = 0ULL;
642   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
643       result += Threads[i].nodes;
644   return result;
645 }
646
647
648 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
649 // new search from the root.
650 void SearchStack::init(int ply) {
651
652   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
653   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
654   reduction = Depth(0);
655   eval = VALUE_NONE;
656 }
657
658 void SearchStack::initKillers() {
659
660   mateKiller = MOVE_NONE;
661   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
662       killers[i] = MOVE_NONE;
663 }
664
665 namespace {
666
667   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
668   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
669   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
670   // reached.
671
672   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
673
674     Position p(pos);
675     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
676
677     // searchMoves are verified, copied, scored and sorted
678     RootMoveList rml(p, searchMoves);
679
680     if (rml.move_count() == 0)
681     {
682         if (PonderSearch)
683             wait_for_stop_or_ponderhit();
684
685         return pos.is_check()? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
686     }
687
688     // Print RootMoveList c'tor startup scoring to the standard output,
689     // so that we print information also for iteration 1.
690     cout << "info depth " << 1 << "\ninfo depth " << 1
691          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
692          << " time " << current_search_time()
693          << " nodes " << nodes_searched()
694          << " nps " << nps()
695          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
696
697     // Initialize
698     TT.new_search();
699     H.clear();
700     init_ss_array(ss);
701     IterationInfo[1] = IterationInfoType(rml.get_move_score(0), rml.get_move_score(0));
702     Iteration = 1;
703
704     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
705     Move EasyMove = MOVE_NONE;
706     if (   rml.move_count() == 1
707         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
708         EasyMove = rml.get_move(0);
709
710     // Iterative deepening loop
711     while (Iteration < PLY_MAX)
712     {
713         // Initialize iteration
714         rml.sort();
715         Iteration++;
716         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
717         if (Iteration <= 5)
718             ExtraSearchTime = 0;
719
720         cout << "info depth " << Iteration << endl;
721
722         // Calculate dynamic search window based on previous iterations
723         Value alpha, beta;
724
725         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(IterationInfo[Iteration - 1].value) < VALUE_KNOWN_WIN)
726         {
727             int prevDelta1 = IterationInfo[Iteration - 1].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue;
728             int prevDelta2 = IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 3].speculatedValue;
729
730             int delta = Max(2 * abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2), ProblemMargin);
731
732             alpha = Max(IterationInfo[Iteration - 1].value - delta, -VALUE_INFINITE);
733             beta  = Min(IterationInfo[Iteration - 1].value + delta,  VALUE_INFINITE);
734         }
735         else
736         {
737             alpha = - VALUE_INFINITE;
738             beta  =   VALUE_INFINITE;
739         }
740
741         // Search to the current depth
742         Value value = root_search(p, ss, rml, alpha, beta);
743
744         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
745         // been overwritten during the search.
746         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
747
748         if (AbortSearch)
749             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
750
751         //Save info about search result
752         Value speculatedValue;
753         bool fHigh = false;
754         bool fLow = false;
755         Value delta = value - IterationInfo[Iteration - 1].value;
756
757         if (value >= beta)
758         {
759             assert(delta > 0);
760
761             fHigh = true;
762             speculatedValue = value + delta;
763             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 2; // Allocate more time
764         }
765         else if (value <= alpha)
766         {
767             assert(value == alpha);
768             assert(delta < 0);
769
770             fLow = true;
771             speculatedValue = value + delta;
772             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 3; // Allocate more time
773         } else
774             speculatedValue = value;
775
776         speculatedValue = Min(Max(speculatedValue, -VALUE_INFINITE), VALUE_INFINITE);
777         IterationInfo[Iteration] = IterationInfoType(value, speculatedValue);
778
779         // Drop the easy move if it differs from the new best move
780         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
781             EasyMove = MOVE_NONE;
782
783         Problem = false;
784
785         if (UseTimeManagement)
786         {
787             // Time to stop?
788             bool stopSearch = false;
789
790             // Stop search early if there is only a single legal move,
791             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
792             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
793                 stopSearch = true;
794
795             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
796             if (  Iteration >= 6
797                 && abs(IterationInfo[Iteration].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100
798                 && abs(IterationInfo[Iteration-1].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
799                 stopSearch = true;
800
801             // Stop search early if one move seems to be much better than the rest
802             int64_t nodes = nodes_searched();
803             if (   Iteration >= 8
804                 && !fLow
805                 && !fHigh
806                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
807                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
808                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
809                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
810                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
811                 stopSearch = true;
812
813             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
814             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
815                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
816                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
817
818             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
819             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
820             // move at the next iteration anyway.
821             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
822                 stopSearch = true;
823
824             if (stopSearch)
825             {
826                 if (!PonderSearch)
827                     break;
828                 else
829                     StopOnPonderhit = true;
830             }
831         }
832
833         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
834             break;
835     }
836
837     rml.sort();
838
839     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
840     // best move before we are told to do so.
841     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
842         wait_for_stop_or_ponderhit();
843     else
844         // Print final search statistics
845         cout << "info nodes " << nodes_searched()
846              << " nps " << nps()
847              << " time " << current_search_time()
848              << " hashfull " << TT.full() << endl;
849
850     // Print the best move and the ponder move to the standard output
851     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
852     {
853         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
854         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
855     }
856     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
857     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
858         cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
859
860     cout << endl;
861
862     if (UseLogFile)
863     {
864         if (dbg_show_mean)
865             dbg_print_mean(LogFile);
866
867         if (dbg_show_hit_rate)
868             dbg_print_hit_rate(LogFile);
869
870         LogFile << "\nNodes: " << nodes_searched()
871                 << "\nNodes/second: " << nps()
872                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]);
873
874         StateInfo st;
875         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
876         LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) << endl;
877     }
878     return rml.get_move_score(0);
879   }
880
881
882   // root_search() is the function which searches the root node. It is
883   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
884   // scheme and prints some information to the standard output.
885
886   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value alpha, Value beta) {
887
888     Value oldAlpha = alpha;
889     Value value;
890     CheckInfo ci(pos);
891
892     // Loop through all the moves in the root move list
893     for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
894     {
895         if (alpha >= beta)
896         {
897             // We failed high, invalidate and skip next moves, leave node-counters
898             // and beta-counters as they are and quickly return, we will try to do
899             // a research at the next iteration with a bigger aspiration window.
900             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
901             continue;
902         }
903         int64_t nodes;
904         Move move;
905         StateInfo st;
906         Depth depth, ext, newDepth;
907
908         RootMoveNumber = i + 1;
909         FailHigh = false;
910
911         // Save the current node count before the move is searched
912         nodes = nodes_searched();
913
914         // Reset beta cut-off counters
915         BetaCounter.clear();
916
917         // Pick the next root move, and print the move and the move number to
918         // the standard output.
919         move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
920
921         if (current_search_time() >= 1000)
922             cout << "info currmove " << move
923                  << " currmovenumber " << RootMoveNumber << endl;
924
925         // Decide search depth for this move
926         bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
927         bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
928         bool dangerous;
929         depth =  (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
930         ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
931         newDepth = depth + ext;
932
933         // Make the move, and search it
934         pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
935
936         if (i < MultiPV)
937         {
938             // Aspiration window is disabled in multi-pv case
939             if (MultiPV > 1)
940                 alpha = -VALUE_INFINITE;
941
942             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
943
944             // If the value has dropped a lot compared to the last iteration,
945             // set the boolean variable Problem to true. This variable is used
946             // for time managment: When Problem is true, we try to complete the
947             // current iteration before playing a move.
948             Problem = (   Iteration >= 2
949                        && value <= IterationInfo[Iteration - 1].value - ProblemMargin);
950
951             if (Problem && StopOnPonderhit)
952                 StopOnPonderhit = false;
953         }
954         else
955         {
956             // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
957             // if the move fails high will be re-searched at full depth.
958             bool doFullDepthSearch = true;
959
960             if (   depth >= 3*OnePly // FIXME was newDepth
961                 && !dangerous
962                 && !captureOrPromotion
963                 && !move_is_castle(move))
964             {
965                 double red = 0.5 + ln(RootMoveNumber - MultiPV + 1) * ln(depth / 2) / 6.0;
966                 if (red >= 1.0)
967                 {
968                     ss[0].reduction = Depth(int(floor(red * int(OnePly))));
969                     value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[0].reduction, 1, true, 0);
970                     doFullDepthSearch = (value > alpha);
971                 }
972             }
973
974             if (doFullDepthSearch)
975             {
976                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
977
978                 if (value > alpha)
979                 {
980                     // Fail high! Set the boolean variable FailHigh to true, and
981                     // re-search the move using a PV search. The variable FailHigh
982                     // is used for time managment: We try to avoid aborting the
983                     // search prematurely during a fail high research.
984                     FailHigh = true;
985                     value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
986                 }
987             }
988         }
989
990         pos.undo_move(move);
991
992         // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
993         // was aborted because the user interrupted the search or because we
994         // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
995         // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
996         // move and/or PV.
997         if (AbortSearch)
998             break;
999
1000         // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
1001         // info is used to sort the root moves at the next iteration.
1002         int64_t our, their;
1003         BetaCounter.read(pos.side_to_move(), our, their);
1004         rml.set_beta_counters(i, our, their);
1005         rml.set_move_nodes(i, nodes_searched() - nodes);
1006
1007         assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
1008
1009         if (value <= alpha && i >= MultiPV)
1010             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
1011         else
1012         {
1013             // PV move or new best move!
1014
1015             // Update PV
1016             rml.set_move_score(i, value);
1017             update_pv(ss, 0);
1018             TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
1019             rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
1020
1021             if (MultiPV == 1)
1022             {
1023                 // We record how often the best move has been changed in each
1024                 // iteration. This information is used for time managment: When
1025                 // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1026                 if (i > 0)
1027                     BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
1028
1029                 // Print search information to the standard output
1030                 cout << "info depth " << Iteration
1031                      << " score " << value_to_string(value)
1032                      << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
1033                         ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
1034                      << " time "  << current_search_time()
1035                      << " nodes " << nodes_searched()
1036                      << " nps "   << nps()
1037                      << " pv ";
1038
1039                 for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
1040                     cout << ss[0].pv[j] << " ";
1041
1042                 cout << endl;
1043
1044                 if (UseLogFile)
1045                 {
1046                     ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
1047                                     : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
1048
1049                     LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
1050                                          nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
1051                 }
1052                 if (value > alpha)
1053                     alpha = value;
1054
1055                 // Reset the global variable Problem to false if the value isn't too
1056                 // far below the final value from the last iteration.
1057                 if (value > IterationInfo[Iteration - 1].value - NoProblemMargin)
1058                     Problem = false;
1059             }
1060             else // MultiPV > 1
1061             {
1062                 rml.sort_multipv(i);
1063                 for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
1064                 {
1065                     cout << "info multipv " << j + 1
1066                          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
1067                          << " depth " << ((j <= i)? Iteration : Iteration - 1)
1068                          << " time " << current_search_time()
1069                          << " nodes " << nodes_searched()
1070                          << " nps " << nps()
1071                          << " pv ";
1072
1073                     for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
1074                         cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1075
1076                     cout << endl;
1077                 }
1078                 alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV-1));
1079             }
1080         } // PV move or new best move
1081
1082         assert(alpha >= oldAlpha);
1083
1084         FailLow = (alpha == oldAlpha);
1085     }
1086     return alpha;
1087   }
1088
1089
1090   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1091
1092   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1093                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1094
1095     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1096     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1097     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1098     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1099
1100     Move movesSearched[256];
1101     StateInfo st;
1102     const TTEntry* tte;
1103     Move ttMove, move;
1104     Depth ext, newDepth;
1105     Value oldAlpha, value;
1106     bool isCheck, mateThreat, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1107     int moveCount = 0;
1108     Value bestValue = -VALUE_INFINITE;
1109
1110     if (depth < OnePly)
1111         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1112
1113     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1114     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1115     init_node(ss, ply, threadID);
1116
1117     // After init_node() that calls poll()
1118     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1119         return Value(0);
1120
1121     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1122         return VALUE_DRAW;
1123
1124     // Mate distance pruning
1125     oldAlpha = alpha;
1126     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1127     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1128     if (alpha >= beta)
1129         return alpha;
1130
1131     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1132     // pruning, but only for move ordering. This is to avoid problems in
1133     // the following areas:
1134     //
1135     // * Repetition draw detection
1136     // * Fifty move rule detection
1137     // * Searching for a mate
1138     // * Printing of full PV line
1139     //
1140     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1141     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1142
1143     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1144     if (   UseIIDAtPVNodes
1145         && depth >= 5*OnePly
1146         && ttMove == MOVE_NONE)
1147     {
1148         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1149         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1150         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1151     }
1152
1153     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1154     // to search all moves
1155     isCheck = pos.is_check();
1156     mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1157     CheckInfo ci(pos);
1158     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1159
1160     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
1161     // occurs.
1162     while (   alpha < beta
1163            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1164            && !thread_should_stop(threadID))
1165     {
1166       assert(move_is_ok(move));
1167
1168       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1169       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1170       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1171
1172       // Decide the new search depth
1173       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1174
1175       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1176       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1177       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1178       if (   depth >= 6 * OnePly
1179           && tte
1180           && move == tte->move()
1181           && ext < OnePly
1182           && is_lower_bound(tte->type())
1183           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1184       {
1185           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1186
1187           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1188           {
1189               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingleReplyMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1190
1191               if (excValue < ttValue - SingleReplyMargin)
1192                   ext = OnePly;
1193           }
1194       }
1195
1196       newDepth = depth - OnePly + ext;
1197
1198       // Update current move
1199       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1200
1201       // Make and search the move
1202       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1203
1204       if (moveCount == 1) // The first move in list is the PV
1205           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1206       else
1207       {
1208         // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1209         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1210         bool doFullDepthSearch = true;
1211
1212         if (    depth >= 3*OnePly
1213             && !dangerous
1214             && !captureOrPromotion
1215             && !move_is_castle(move)
1216             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1217         {
1218           double red = 0.5 + ln(moveCount) * ln(depth / 2) / 6.0;
1219           if (red >= 1.0)
1220           {
1221               ss[ply].reduction = Depth(int(floor(red * int(OnePly))));
1222               value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1223               doFullDepthSearch = (value > alpha);
1224           }
1225         }
1226
1227         if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
1228         {
1229             ss[ply].reduction = Depth(0);
1230             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1231             if (value > alpha && value < beta)
1232             {
1233                 // When the search fails high at ply 1 while searching the first
1234                 // move at the root, set the flag failHighPly1. This is used for
1235                 // time managment:  We don't want to stop the search early in
1236                 // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
1237                 // result in a big drop in score at the root.
1238                 if (ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
1239                     Threads[threadID].failHighPly1 = true;
1240
1241                 // A fail high occurred. Re-search at full window (pv search)
1242                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1243                 Threads[threadID].failHighPly1 = false;
1244           }
1245         }
1246       }
1247       pos.undo_move(move);
1248
1249       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1250
1251       // New best move?
1252       if (value > bestValue)
1253       {
1254           bestValue = value;
1255           if (value > alpha)
1256           {
1257               alpha = value;
1258               update_pv(ss, ply);
1259               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1260                   ss[ply].mateKiller = move;
1261           }
1262           // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
1263           // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
1264           // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
1265           if (   ply == 1
1266               && Iteration >= 2
1267               && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
1268               Problem = true;
1269       }
1270
1271       // Split?
1272       if (   ActiveThreads > 1
1273           && bestValue < beta
1274           && depth >= MinimumSplitDepth
1275           && Iteration <= 99
1276           && idle_thread_exists(threadID)
1277           && !AbortSearch
1278           && !thread_should_stop(threadID)
1279           && split(pos, ss, ply, &alpha, &beta, &bestValue, VALUE_NONE,
1280                    depth, &moveCount, &mp, threadID, true))
1281           break;
1282     }
1283
1284     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1285     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1286     if (moveCount == 0)
1287         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1288
1289     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1290     // history counters, and killer moves.
1291     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1292         return bestValue;
1293
1294     if (bestValue <= oldAlpha)
1295         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1296
1297     else if (bestValue >= beta)
1298     {
1299         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1300         move = ss[ply].pv[ply];
1301         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1302         {
1303             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1304             update_killers(move, ss[ply]);
1305         }
1306         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1307     }
1308     else
1309         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1310
1311     return bestValue;
1312   }
1313
1314
1315   // search() is the search function for zero-width nodes.
1316
1317   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1318                int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1319
1320     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1321     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1322     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1323
1324     Move movesSearched[256];
1325     EvalInfo ei;
1326     StateInfo st;
1327     const TTEntry* tte;
1328     Move ttMove, move;
1329     Depth ext, newDepth;
1330     Value bestValue, staticValue, nullValue, value, futilityValue, futilityValueScaled;
1331     bool isCheck, useFutilityPruning, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1332     bool mateThreat = false;
1333     int moveCount = 0;
1334     futilityValue = staticValue = bestValue = -VALUE_INFINITE;
1335
1336     if (depth < OnePly)
1337         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1338
1339     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1340     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1341     init_node(ss, ply, threadID);
1342
1343     // After init_node() that calls poll()
1344     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1345         return Value(0);
1346
1347     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1348         return VALUE_DRAW;
1349
1350     // Mate distance pruning
1351     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1352         return beta;
1353
1354     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1355         return beta - 1;
1356
1357     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1358     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exsists.
1359     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1360
1361     // Transposition table lookup
1362     tte = TT.retrieve(posKey);
1363     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1364
1365     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1366     {
1367         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1368         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1369     }
1370
1371     isCheck = pos.is_check();
1372
1373     // Calculate depth dependant futility pruning parameters
1374     const int FutilityMoveCountMargin = 3 + (1 << (3 * int(depth) / 8));
1375     const int FutilityValueMargin = 112 * bitScanReverse32(int(depth) * int(depth) / 2);
1376
1377     // Evaluate the position statically
1378     if (isCheck)
1379         ss[ply].eval = VALUE_NONE;
1380     else
1381     {
1382         if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1383             staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1384         else
1385             staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1386
1387         ss[ply].eval = staticValue;
1388         futilityValue = staticValue + FutilityValueMargin;
1389         staticValue = refine_eval(tte, staticValue, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1390     }
1391
1392     // Null move search
1393     if (    allowNullmove
1394         &&  depth > OnePly
1395         && !isCheck
1396         && !value_is_mate(beta)
1397         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1398         &&  staticValue >= beta - NullMoveMargin)
1399     {
1400         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1401
1402         pos.do_null_move(st);
1403
1404         // Null move dynamic reduction based on depth
1405         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1406
1407         // Null move dynamic reduction based on value
1408         if (staticValue - beta > PawnValueMidgame)
1409             R++;
1410
1411         nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1412
1413         pos.undo_null_move();
1414
1415         if (nullValue >= beta)
1416         {
1417             if (depth < 6 * OnePly)
1418                 return beta;
1419
1420             // Do zugzwang verification search
1421             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1422             if (v >= beta)
1423                 return beta;
1424         } else {
1425             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1426             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1427             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1428             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1429             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1430             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1431             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1432                 mateThreat = true;
1433
1434             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1435             if (   depth < ThreatDepth
1436                 && ss[ply - 1].reduction
1437                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1438                 return beta - 1;
1439         }
1440     }
1441     // Null move search not allowed, try razoring
1442     else if (   !value_is_mate(beta)
1443              && !isCheck
1444              && depth < RazorDepth
1445              && staticValue < beta - (NullMoveMargin + 16 * depth)
1446              && ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1447              && ttMove == MOVE_NONE
1448              && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1449     {
1450         Value rbeta = beta - (NullMoveMargin + 16 * depth);
1451         Value v = qsearch(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1452         if (v < rbeta)
1453           return v;
1454     }
1455
1456     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1457     if (UseIIDAtNonPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 8*OnePly &&
1458         !isCheck && evaluate(pos, ei, threadID) >= beta - IIDMargin)
1459     {
1460         search(pos, ss, beta, Min(depth/2, depth-2*OnePly), ply, false, threadID);
1461         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1462         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1463     }
1464
1465     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1466     // to search all moves.
1467     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1468     CheckInfo ci(pos);
1469     useFutilityPruning = depth < SelectiveDepth && !isCheck;
1470
1471     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1472     while (   bestValue < beta
1473            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1474            && !thread_should_stop(threadID))
1475     {
1476       assert(move_is_ok(move));
1477
1478       if (move == excludedMove)
1479           continue;
1480
1481       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1482       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1483       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1484
1485       // Decide the new search depth
1486       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1487
1488       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1489       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1490       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1491       if (   depth >= 8 * OnePly
1492           && tte
1493           && move == tte->move()
1494           && !excludedMove // Do not allow recursive single-reply search
1495           && ext < OnePly
1496           && is_lower_bound(tte->type())
1497           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1498       {
1499           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1500
1501           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1502           {
1503               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingleReplyMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1504
1505               if (excValue < ttValue - SingleReplyMargin)
1506                   ext = OnePly;
1507           }
1508       }
1509
1510       newDepth = depth - OnePly + ext;
1511
1512       // Update current move
1513       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1514
1515       // Futility pruning
1516       if (    useFutilityPruning
1517           && !dangerous
1518           && !captureOrPromotion
1519           &&  move != ttMove)
1520       {
1521           // Move count based pruning
1522           if (   moveCount >= FutilityMoveCountMargin
1523               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1524               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1525               continue;
1526
1527           // Value based pruning
1528           futilityValueScaled = futilityValue - moveCount * IncrementalFutilityMargin;
1529
1530           if (futilityValueScaled < beta)
1531           {
1532               if (futilityValueScaled > bestValue)
1533                   bestValue = futilityValueScaled;
1534               continue;
1535           }
1536       }
1537
1538       // Make and search the move
1539       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1540
1541       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1542       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1543       bool doFullDepthSearch = true;
1544
1545       if (    depth >= 3*OnePly
1546           && !dangerous
1547           && !captureOrPromotion
1548           && !move_is_castle(move)
1549           && !move_is_killer(move, ss[ply])
1550           /* && move != ttMove*/)
1551       {
1552           double red = 0.5 + ln(moveCount) * ln(depth / 2) / 3.0;
1553           if (red >= 1.0)
1554           {
1555               ss[ply].reduction = Depth(int(floor(red * int(OnePly))));
1556               value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1557               doFullDepthSearch = (value >= beta);
1558           }
1559       }
1560
1561       if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
1562       {
1563           ss[ply].reduction = Depth(0);
1564           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1565       }
1566       pos.undo_move(move);
1567
1568       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1569
1570       // New best move?
1571       if (value > bestValue)
1572       {
1573           bestValue = value;
1574           if (value >= beta)
1575               update_pv(ss, ply);
1576
1577           if (value == value_mate_in(ply + 1))
1578               ss[ply].mateKiller = move;
1579       }
1580
1581       // Split?
1582       if (   ActiveThreads > 1
1583           && bestValue < beta
1584           && depth >= MinimumSplitDepth
1585           && Iteration <= 99
1586           && idle_thread_exists(threadID)
1587           && !AbortSearch
1588           && !thread_should_stop(threadID)
1589           && split(pos, ss, ply, &beta, &beta, &bestValue, futilityValue,
1590                    depth, &moveCount, &mp, threadID, false))
1591           break;
1592     }
1593
1594     // All legal moves have been searched. A special case: If there were
1595     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1596     if (!moveCount)
1597         return excludedMove ? beta - 1 : (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1598
1599     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1600     // history counters, and killer moves.
1601     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1602         return bestValue;
1603
1604     if (bestValue < beta)
1605         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1606     else
1607     {
1608         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1609         move = ss[ply].pv[ply];
1610         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1611         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1612         {
1613             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1614             update_killers(move, ss[ply]);
1615         }
1616
1617     }
1618
1619     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1620
1621     return bestValue;
1622   }
1623
1624
1625   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1626   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1627   // less than OnePly).
1628
1629   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1630                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1631
1632     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1633     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1634     assert(depth <= 0);
1635     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1636     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1637
1638     EvalInfo ei;
1639     StateInfo st;
1640     Move ttMove, move;
1641     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1642     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck;
1643     const TTEntry* tte = NULL;
1644     int moveCount = 0;
1645     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1646
1647     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1648     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1649     init_node(ss, ply, threadID);
1650
1651     // After init_node() that calls poll()
1652     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1653         return Value(0);
1654
1655     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1656         return VALUE_DRAW;
1657
1658     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1659     // pruning, but only for move ordering.
1660     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1661     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1662
1663     if (!pvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1664     {
1665         assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1666
1667         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1668         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1669     }
1670
1671     isCheck = pos.is_check();
1672
1673     // Evaluate the position statically
1674     if (isCheck)
1675         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1676     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1677         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1678     else
1679         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1680
1681     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1682     // at least beta.
1683     bestValue = staticValue;
1684
1685     if (bestValue >= beta)
1686     {
1687         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1688         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin == 0)
1689             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1690
1691         return bestValue;
1692     }
1693
1694     if (bestValue > alpha)
1695         alpha = bestValue;
1696
1697     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1698     // to search the moves.  Because the depth is <= 0 here, only captures,
1699     // queen promotions and checks (only if depth == 0) will be generated.
1700     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H);
1701     CheckInfo ci(pos);
1702     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1703     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.futilityMargin;
1704
1705     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1706     // occurs.
1707     while (   alpha < beta
1708            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1709     {
1710       assert(move_is_ok(move));
1711
1712       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1713
1714       // Update current move
1715       moveCount++;
1716       ss[ply].currentMove = move;
1717
1718       // Futility pruning
1719       if (   enoughMaterial
1720           && !isCheck
1721           && !pvNode
1722           && !moveIsCheck
1723           &&  move != ttMove
1724           && !move_is_promotion(move)
1725           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1726       {
1727           futilityValue =  futilityBase
1728                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1729                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1730
1731           if (futilityValue < alpha)
1732           {
1733               if (futilityValue > bestValue)
1734                   bestValue = futilityValue;
1735               continue;
1736           }
1737       }
1738
1739       // Don't search captures and checks with negative SEE values
1740       if (   !isCheck
1741           &&  move != ttMove
1742           && !move_is_promotion(move)
1743           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1744           continue;
1745
1746       // Make and search the move
1747       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1748       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1749       pos.undo_move(move);
1750
1751       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1752
1753       // New best move?
1754       if (value > bestValue)
1755       {
1756           bestValue = value;
1757           if (value > alpha)
1758           {
1759               alpha = value;
1760               update_pv(ss, ply);
1761           }
1762        }
1763     }
1764
1765     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1766     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1767     if (!moveCount && pos.is_check()) // Mate!
1768         return value_mated_in(ply);
1769
1770     // Update transposition table
1771     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1772     if (bestValue < beta)
1773     {
1774         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1775         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1776         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.futilityMargin ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1777         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1778     }
1779     else
1780     {
1781         move = ss[ply].pv[ply];
1782         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1783
1784         // Update killers only for good checking moves
1785         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1786             update_killers(move, ss[ply]);
1787     }
1788
1789     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1790
1791     return bestValue;
1792   }
1793
1794
1795   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1796   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1797   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1798   // table, done a null move search, and searched the first move before
1799   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1800   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1801   // care of after we return from the split point.
1802
1803   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1804
1805     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1806     assert(ActiveThreads > 1);
1807
1808     Position pos = Position(sp->pos);
1809     CheckInfo ci(pos);
1810     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1811     Value value;
1812     Move move;
1813     bool isCheck = pos.is_check();
1814     bool useFutilityPruning =     sp->depth < SelectiveDepth
1815                               && !isCheck;
1816
1817     const int FutilityMoveCountMargin = 3 + (1 << (3 * int(sp->depth) / 8));
1818
1819     while (    sp->bestValue < sp->beta
1820            && !thread_should_stop(threadID)
1821            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
1822     {
1823       assert(move_is_ok(move));
1824
1825       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1826       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1827
1828       lock_grab(&(sp->lock));
1829       int moveCount = ++sp->moves;
1830       lock_release(&(sp->lock));
1831
1832       ss[sp->ply].currentMove = move;
1833
1834       // Decide the new search depth.
1835       bool dangerous;
1836       Depth ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1837       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1838
1839       // Prune?
1840       if (    useFutilityPruning
1841           && !dangerous
1842           && !captureOrPromotion)
1843       {
1844           // Move count based pruning
1845           if (   moveCount >= FutilityMoveCountMargin
1846               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
1847               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1848               continue;
1849
1850           // Value based pruning
1851           Value futilityValueScaled = sp->futilityValue - moveCount * IncrementalFutilityMargin;
1852
1853           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1854           {
1855               if (futilityValueScaled > sp->bestValue) // Less then 1% of cases
1856               {
1857                   lock_grab(&(sp->lock));
1858                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1859                       sp->bestValue = futilityValueScaled;
1860                   lock_release(&(sp->lock));
1861               }
1862               continue;
1863           }
1864       }
1865
1866       // Make and search the move.
1867       StateInfo st;
1868       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1869
1870       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1871       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1872       bool doFullDepthSearch = true;
1873
1874       if (   !dangerous
1875           && !captureOrPromotion
1876           && !move_is_castle(move)
1877           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1878       {
1879           double red = 0.5 + ln(moveCount) * ln(sp->depth / 2) / 3.0;
1880           if (red >= 1.0)
1881           {
1882               ss[sp->ply].reduction = Depth(int(floor(red * int(OnePly))));
1883               value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1884               doFullDepthSearch = (value >= sp->beta);
1885           }
1886       }
1887
1888       if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
1889       {
1890           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1891           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1892       }
1893       pos.undo_move(move);
1894
1895       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1896
1897       if (thread_should_stop(threadID))
1898           break;
1899
1900       // New best move?
1901       if (value > sp->bestValue) // Less then 2% of cases
1902       {
1903           lock_grab(&(sp->lock));
1904           if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
1905           {
1906               sp->bestValue = value;
1907               if (sp->bestValue >= sp->beta)
1908               {
1909                   sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1910                   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1911                       if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
1912                           Threads[i].stop = true;
1913
1914                   sp->finished = true;
1915               }
1916           }
1917           lock_release(&(sp->lock));
1918       }
1919     }
1920
1921     lock_grab(&(sp->lock));
1922
1923     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
1924     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
1925     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
1926         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1927             if (sp->slaves[i])
1928                 Threads[i].stop = true;
1929
1930     sp->cpus--;
1931     sp->slaves[threadID] = 0;
1932
1933     lock_release(&(sp->lock));
1934   }
1935
1936
1937   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1938   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1939   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1940   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1941   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1942   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
1943   // after we return from the split point.
1944
1945   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
1946
1947     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1948     assert(ActiveThreads > 1);
1949
1950     Position pos = Position(sp->pos);
1951     CheckInfo ci(pos);
1952     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1953     Value value;
1954     Move move;
1955
1956     while (    sp->alpha < sp->beta
1957            && !thread_should_stop(threadID)
1958            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
1959     {
1960       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1961       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1962
1963       assert(move_is_ok(move));
1964
1965       lock_grab(&(sp->lock));
1966       int moveCount = ++sp->moves;
1967       lock_release(&(sp->lock));
1968
1969       ss[sp->ply].currentMove = move;
1970
1971       // Decide the new search depth.
1972       bool dangerous;
1973       Depth ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1974       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1975
1976       // Make and search the move.
1977       StateInfo st;
1978       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1979
1980       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1981       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1982       bool doFullDepthSearch = true;
1983
1984       if (   !dangerous
1985           && !captureOrPromotion
1986           && !move_is_castle(move)
1987           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1988       {
1989           double red = 0.5 + ln(moveCount) * ln(sp->depth / 2) / 6.0;
1990           if (red >= 1.0)
1991           {
1992               Value localAlpha = sp->alpha;
1993               ss[sp->ply].reduction = Depth(int(floor(red * int(OnePly))));
1994               value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1995               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1996           }
1997       }
1998
1999       if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
2000       {
2001           Value localAlpha = sp->alpha;
2002           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
2003           value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
2004
2005           if (value > localAlpha && value < sp->beta)
2006           {
2007               // When the search fails high at ply 1 while searching the first
2008               // move at the root, set the flag failHighPly1. This is used for
2009               // time managment: We don't want to stop the search early in
2010               // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
2011               // result in a big drop in score at the root.
2012               if (sp->ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
2013                   Threads[threadID].failHighPly1 = true;
2014
2015               value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
2016               Threads[threadID].failHighPly1 = false;
2017         }
2018       }
2019       pos.undo_move(move);
2020
2021       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
2022
2023       if (thread_should_stop(threadID))
2024           break;
2025
2026       // New best move?
2027       lock_grab(&(sp->lock));
2028       if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
2029       {
2030           sp->bestValue = value;
2031           if (value > sp->alpha)
2032           {
2033               sp->alpha = value;
2034               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
2035               if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
2036                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
2037
2038               if (value >= sp->beta)
2039               {
2040                   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2041                       if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
2042                           Threads[i].stop = true;
2043
2044                   sp->finished = true;
2045               }
2046         }
2047         // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
2048         // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
2049         // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
2050         if (   sp->ply == 1
2051             && Iteration >= 2
2052             && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
2053             Problem = true;
2054       }
2055       lock_release(&(sp->lock));
2056     }
2057
2058     lock_grab(&(sp->lock));
2059
2060     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
2061     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
2062     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
2063         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2064             if (sp->slaves[i])
2065                 Threads[i].stop = true;
2066
2067     sp->cpus--;
2068     sp->slaves[threadID] = 0;
2069
2070     lock_release(&(sp->lock));
2071   }
2072
2073   /// The BetaCounterType class
2074
2075   BetaCounterType::BetaCounterType() { clear(); }
2076
2077   void BetaCounterType::clear() {
2078
2079     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2080         Threads[i].betaCutOffs[WHITE] = Threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2081   }
2082
2083   void BetaCounterType::add(Color us, Depth d, int threadID) {
2084
2085     // Weighted count based on depth
2086     Threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d);
2087   }
2088
2089   void BetaCounterType::read(Color us, int64_t& our, int64_t& their) {
2090
2091     our = their = 0UL;
2092     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2093     {
2094         our += Threads[i].betaCutOffs[us];
2095         their += Threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2096     }
2097   }
2098
2099
2100   /// The RootMoveList class
2101
2102   // RootMoveList c'tor
2103
2104   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2105
2106     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2107     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2108
2109     // Generate all legal moves
2110     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2111
2112     // Add each move to the moves[] array
2113     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2114     {
2115         bool includeMove = includeAllMoves;
2116
2117         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2118             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2119
2120         if (!includeMove)
2121             continue;
2122
2123         // Find a quick score for the move
2124         StateInfo st;
2125         SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2126         init_ss_array(ss);
2127
2128         moves[count].move = cur->move;
2129         pos.do_move(moves[count].move, st);
2130         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
2131         pos.undo_move(moves[count].move);
2132         moves[count].pv[0] = moves[count].move;
2133         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2134         count++;
2135     }
2136     sort();
2137   }
2138
2139
2140   // RootMoveList simple methods definitions
2141
2142   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2143
2144     moves[moveNum].nodes = nodes;
2145     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2146   }
2147
2148   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2149
2150     moves[moveNum].ourBeta = our;
2151     moves[moveNum].theirBeta = their;
2152   }
2153
2154   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2155
2156     int j;
2157
2158     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2159         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2160
2161     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2162   }
2163
2164
2165   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2166   // iteration.
2167
2168   void RootMoveList::sort() {
2169
2170     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2171   }
2172
2173
2174   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2175   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2176   // correctly in MultiPV mode.
2177
2178   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2179
2180     int i,j;
2181
2182     for (i = 1; i <= n; i++)
2183     {
2184         RootMove rm = moves[i];
2185         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2186             moves[j] = moves[j - 1];
2187
2188         moves[j] = rm;
2189     }
2190   }
2191
2192
2193   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2194   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the
2195   // search stack object corresponding to the current node. Once every
2196   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2197   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2198
2199   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2200
2201     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2202     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2203
2204     Threads[threadID].nodes++;
2205
2206     if (threadID == 0)
2207     {
2208         NodesSincePoll++;
2209         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
2210         {
2211             poll();
2212             NodesSincePoll = 0;
2213         }
2214     }
2215     ss[ply].init(ply);
2216     ss[ply + 2].initKillers();
2217
2218     if (Threads[threadID].printCurrentLine)
2219         print_current_line(ss, ply, threadID);
2220   }
2221
2222
2223   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
2224   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
2225   // current node.
2226
2227   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2228
2229     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2230
2231     int p;
2232
2233     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2234
2235     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2236         ss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2237
2238     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2239   }
2240
2241
2242   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
2243   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2244   // the PV at the parent node.
2245
2246   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
2247
2248     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2249
2250     int p;
2251
2252     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2253
2254     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2255         ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2256
2257     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2258   }
2259
2260
2261   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2262   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2263   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
2264   // to be the move that was made to reach the current position, while the
2265   // second move is assumed to be a move from the current position.
2266
2267   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
2268
2269     Square f1, t1, f2, t2;
2270     Piece p;
2271
2272     assert(move_is_ok(m1));
2273     assert(move_is_ok(m2));
2274
2275     if (m2 == MOVE_NONE)
2276         return false;
2277
2278     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
2279     f2 = move_from(m2);
2280     t1 = move_to(m1);
2281     if (f2 == t1)
2282         return true;
2283
2284     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
2285     t2 = move_to(m2);
2286     f1 = move_from(m1);
2287     if (t2 == f1)
2288         return true;
2289
2290     // Case 3: Moving through the vacated square
2291     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
2292         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2293       return true;
2294
2295     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
2296     p = pos.piece_on(t1);
2297     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
2298         return true;
2299
2300     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
2301     if (    piece_is_slider(p)
2302         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
2303         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
2304     {
2305         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
2306         // move is the opposite of the checking piece.
2307         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
2308         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
2309
2310         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
2311             return true;
2312     }
2313     return false;
2314   }
2315
2316
2317   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2318   // eventually compensated for the ply.
2319
2320   bool value_is_mate(Value value) {
2321
2322     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2323
2324     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2325           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2326   }
2327
2328
2329   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2330   // killer moves of that ply.
2331
2332   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2333
2334       const Move* k = ss.killers;
2335       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2336           if (*k == m)
2337               return true;
2338
2339       return false;
2340   }
2341
2342
2343   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2344   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
2345   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2346   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2347   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2348   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2349
2350   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool captureOrPromotion,
2351                   bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2352
2353     assert(m != MOVE_NONE);
2354
2355     Depth result = Depth(0);
2356     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
2357
2358     if (*dangerous)
2359     {
2360         if (moveIsCheck)
2361             result += CheckExtension[pvNode];
2362
2363         if (singleEvasion)
2364             result += SingleEvasionExtension[pvNode];
2365
2366         if (mateThreat)
2367             result += MateThreatExtension[pvNode];
2368     }
2369
2370     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2371     {
2372         Color c = pos.side_to_move();
2373         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2374         {
2375             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2376             *dangerous = true;
2377         }
2378         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2379         {
2380             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2381             *dangerous = true;
2382         }
2383     }
2384
2385     if (   captureOrPromotion
2386         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2387         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2388             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2389         && !move_is_promotion(m)
2390         && !move_is_ep(m))
2391     {
2392         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2393         *dangerous = true;
2394     }
2395
2396     if (   pvNode
2397         && captureOrPromotion
2398         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2399         && pos.see_sign(m) >= 0)
2400     {
2401         result += OnePly/2;
2402         *dangerous = true;
2403     }
2404
2405     return Min(result, OnePly);
2406   }
2407
2408
2409   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2410   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
2411   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2412   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
2413   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
2414   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2415   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2416
2417   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2418
2419     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2420   }
2421
2422
2423   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
2424   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2425   // candidates for pruning.
2426
2427   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2428
2429     assert(move_is_ok(m));
2430     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2431     assert(!pos.move_is_check(m));
2432     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2433     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2434
2435     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2436
2437     // Prune if there isn't any threat move and
2438     // is not a castling move (common case).
2439     if (threat == MOVE_NONE && !move_is_castle(m))
2440         return true;
2441
2442     mfrom = move_from(m);
2443     mto = move_to(m);
2444     tfrom = move_from(threat);
2445     tto = move_to(threat);
2446
2447     // Case 1: Castling moves are never pruned
2448     if (move_is_castle(m))
2449         return false;
2450
2451     // Case 2: Don't prune moves which move the threatened piece
2452     if (mfrom == tto)
2453         return false;
2454
2455     // Case 3: If the threatened piece has value less than or equal to the
2456     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2457     if (   pos.move_is_capture(threat)
2458         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2459             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2460         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2461         return false;
2462
2463     // Case 4: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2464     // prune safe moves which block its ray.
2465     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2466         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2467         && pos.see_sign(m) >= 0)
2468         return false;
2469
2470     return true;
2471   }
2472
2473
2474   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2475   // can be used at a given point in search.
2476
2477   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2478
2479     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2480
2481     return   (   tte->depth() >= depth
2482               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2483               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2484
2485           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2486               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2487   }
2488
2489
2490   // refine_eval() returns the transposition table score if
2491   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2492
2493   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2494
2495       if (!tte)
2496           return defaultEval;
2497
2498       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2499
2500       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2501           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2502           return v;
2503
2504       return defaultEval;
2505   }
2506
2507   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2508   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2509
2510   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2511                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2512
2513     Move m;
2514
2515     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2516
2517     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2518     {
2519         m = movesSearched[i];
2520
2521         assert(m != move);
2522
2523         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2524             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2525     }
2526   }
2527
2528
2529   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2530   // among the killer moves of that ply.
2531
2532   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2533
2534     if (m == ss.killers[0])
2535         return;
2536
2537     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2538         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2539
2540     ss.killers[0] = m;
2541   }
2542
2543
2544   // fail_high_ply_1() checks if some thread is currently resolving a fail
2545   // high at ply 1 at the node below the first root node.  This information
2546   // is used for time management.
2547
2548   bool fail_high_ply_1() {
2549
2550     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2551         if (Threads[i].failHighPly1)
2552             return true;
2553
2554     return false;
2555   }
2556
2557
2558   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2559   // since the beginning of the current search.
2560
2561   int current_search_time() {
2562
2563     return get_system_time() - SearchStartTime;
2564   }
2565
2566
2567   // nps() computes the current nodes/second count.
2568
2569   int nps() {
2570
2571     int t = current_search_time();
2572     return (t > 0 ? int((nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2573   }
2574
2575
2576   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2577   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2578   // search.
2579
2580   void poll() {
2581
2582     static int lastInfoTime;
2583     int t = current_search_time();
2584
2585     //  Poll for input
2586     if (Bioskey())
2587     {
2588         // We are line oriented, don't read single chars
2589         std::string command;
2590
2591         if (!std::getline(std::cin, command))
2592             command = "quit";
2593
2594         if (command == "quit")
2595         {
2596             AbortSearch = true;
2597             PonderSearch = false;
2598             Quit = true;
2599             return;
2600         }
2601         else if (command == "stop")
2602         {
2603             AbortSearch = true;
2604             PonderSearch = false;
2605         }
2606         else if (command == "ponderhit")
2607             ponderhit();
2608     }
2609
2610     // Print search information
2611     if (t < 1000)
2612         lastInfoTime = 0;
2613
2614     else if (lastInfoTime > t)
2615         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2616         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2617         lastInfoTime = 0;
2618
2619     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2620     {
2621         lastInfoTime = t;
2622         lock_grab(&IOLock);
2623
2624         if (dbg_show_mean)
2625             dbg_print_mean();
2626
2627         if (dbg_show_hit_rate)
2628             dbg_print_hit_rate();
2629
2630         cout << "info nodes " << nodes_searched() << " nps " << nps()
2631              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2632
2633         lock_release(&IOLock);
2634
2635         if (ShowCurrentLine)
2636             Threads[0].printCurrentLine = true;
2637     }
2638
2639     // Should we stop the search?
2640     if (PonderSearch)
2641         return;
2642
2643     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2644                            && !FailLow
2645                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2646
2647     bool noProblemFound =   !FailHigh
2648                          && !FailLow
2649                          && !fail_high_ply_1()
2650                          && !Problem
2651                          &&  t > 6 * (MaxSearchTime + ExtraSearchTime);
2652
2653     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2654                      || stillAtFirstMove //FIXME: We are not checking any problem flags, BUG?
2655                      || noProblemFound;
2656
2657     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2658         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2659         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && nodes_searched() >= MaxNodes))
2660         AbortSearch = true;
2661   }
2662
2663
2664   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2665   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2666   // it correctly predicted the opponent's move.
2667
2668   void ponderhit() {
2669
2670     int t = current_search_time();
2671     PonderSearch = false;
2672
2673     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2674                            && !FailLow
2675                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2676
2677     bool noProblemFound =   !FailHigh
2678                          && !FailLow
2679                          && !fail_high_ply_1()
2680                          && !Problem
2681                          &&  t > 6 * (MaxSearchTime + ExtraSearchTime);
2682
2683     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2684                      || stillAtFirstMove
2685                      || noProblemFound;
2686
2687     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2688         AbortSearch = true;
2689   }
2690
2691
2692   // print_current_line() prints the current line of search for a given
2693   // thread. Called when the UCI option UCI_ShowCurrLine is 'true'.
2694
2695   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2696
2697     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2698     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2699
2700     if (!Threads[threadID].idle)
2701     {
2702         lock_grab(&IOLock);
2703         cout << "info currline " << (threadID + 1);
2704         for (int p = 0; p < ply; p++)
2705             cout << " " << ss[p].currentMove;
2706
2707         cout << endl;
2708         lock_release(&IOLock);
2709     }
2710     Threads[threadID].printCurrentLine = false;
2711     if (threadID + 1 < ActiveThreads)
2712         Threads[threadID + 1].printCurrentLine = true;
2713   }
2714
2715
2716   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2717
2718   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2719
2720     for (int i = 0; i < 3; i++)
2721     {
2722         ss[i].init(i);
2723         ss[i].initKillers();
2724     }
2725   }
2726
2727
2728   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2729   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2730   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2731   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2732   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2733   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2734
2735   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2736
2737     std::string command;
2738
2739     while (true)
2740     {
2741         if (!std::getline(std::cin, command))
2742             command = "quit";
2743
2744         if (command == "quit")
2745         {
2746             Quit = true;
2747             break;
2748         }
2749         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2750             break;
2751     }
2752   }
2753
2754
2755   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2756   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2757   // object for which the current thread is the master.
2758
2759   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp) {
2760
2761     assert(threadID >= 0 && threadID < THREAD_MAX);
2762
2763     Threads[threadID].running = true;
2764
2765     while (true)
2766     {
2767         if (AllThreadsShouldExit && threadID != 0)
2768             break;
2769
2770         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2771         // instead of wasting CPU time polling for work.
2772         while (threadID != 0 && (Idle || threadID >= ActiveThreads))
2773         {
2774
2775 #if !defined(_MSC_VER)
2776             pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2777             if (Idle || threadID >= ActiveThreads)
2778                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2779
2780             pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2781 #else
2782             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2783 #endif
2784         }
2785
2786       // If this thread has been assigned work, launch a search
2787       if (Threads[threadID].workIsWaiting)
2788       {
2789           Threads[threadID].workIsWaiting = false;
2790           if (Threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2791               sp_search_pv(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2792           else
2793               sp_search(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2794
2795           Threads[threadID].idle = true;
2796       }
2797
2798       // If this thread is the master of a split point and all threads have
2799       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2800       if (waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2801           return;
2802     }
2803
2804     Threads[threadID].running = false;
2805   }
2806
2807
2808   // init_split_point_stack() is called during program initialization, and
2809   // initializes all split point objects.
2810
2811   void init_split_point_stack() {
2812
2813     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2814         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2815         {
2816             SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2817             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2818         }
2819   }
2820
2821
2822   // destroy_split_point_stack() is called when the program exits, and
2823   // destroys all locks in the precomputed split point objects.
2824
2825   void destroy_split_point_stack() {
2826
2827     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2828         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2829             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2830   }
2831
2832
2833   // thread_should_stop() checks whether the thread with a given threadID has
2834   // been asked to stop, directly or indirectly. This can happen if a beta
2835   // cutoff has occurred in the thread's currently active split point, or in
2836   // some ancestor of the current split point.
2837
2838   bool thread_should_stop(int threadID) {
2839
2840     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2841
2842     SplitPoint* sp;
2843
2844     if (Threads[threadID].stop)
2845         return true;
2846     if (ActiveThreads <= 2)
2847         return false;
2848     for (sp = Threads[threadID].splitPoint; sp != NULL; sp = sp->parent)
2849         if (sp->finished)
2850         {
2851             Threads[threadID].stop = true;
2852             return true;
2853         }
2854     return false;
2855   }
2856
2857
2858   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2859   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2860   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2861   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2862   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2863   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2864   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2865
2866   bool thread_is_available(int slave, int master) {
2867
2868     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2869     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2870     assert(ActiveThreads > 1);
2871
2872     if (!Threads[slave].idle || slave == master)
2873         return false;
2874
2875     if (Threads[slave].activeSplitPoints == 0)
2876         // No active split points means that the thread is available as
2877         // a slave for any other thread.
2878         return true;
2879
2880     if (ActiveThreads == 2)
2881         return true;
2882
2883     // Apply the "helpful master" concept if possible
2884     if (SplitPointStack[slave][Threads[slave].activeSplitPoints - 1].slaves[master])
2885         return true;
2886
2887     return false;
2888   }
2889
2890
2891   // idle_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2892   // a slave for the thread with threadID "master".
2893
2894   bool idle_thread_exists(int master) {
2895
2896     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2897     assert(ActiveThreads > 1);
2898
2899     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2900         if (thread_is_available(i, master))
2901             return true;
2902
2903     return false;
2904   }
2905
2906
2907   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2908   // several threads at PV nodes. If it does not succeed in splitting the
2909   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2910   // split point objects), the function immediately returns false. If
2911   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2912   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2913   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2914   // helper threads that they have been assigned work. This will cause them
2915   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv(). When all
2916   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2917   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2918
2919   bool split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
2920              Value* alpha, Value* beta, Value* bestValue, const Value futilityValue,
2921              Depth depth, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2922
2923     assert(p.is_ok());
2924     assert(sstck != NULL);
2925     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2926     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE && *bestValue <= *alpha);
2927     assert(!pvNode || *alpha < *beta);
2928     assert(*beta <= VALUE_INFINITE);
2929     assert(depth > Depth(0));
2930     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2931     assert(ActiveThreads > 1);
2932
2933     SplitPoint* splitPoint;
2934     int i;
2935
2936     lock_grab(&MPLock);
2937
2938     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2939     // active split points, don't split.
2940     if (   !idle_thread_exists(master)
2941         || Threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2942     {
2943         lock_release(&MPLock);
2944         return false;
2945     }
2946
2947     // Pick the next available split point object from the split point stack
2948     splitPoint = SplitPointStack[master] + Threads[master].activeSplitPoints;
2949     Threads[master].activeSplitPoints++;
2950
2951     // Initialize the split point object and copy current position
2952     splitPoint->parent = Threads[master].splitPoint;
2953     splitPoint->finished = false;
2954     splitPoint->ply = ply;
2955     splitPoint->depth = depth;
2956     splitPoint->alpha = pvNode ? *alpha : (*beta - 1);
2957     splitPoint->beta = *beta;
2958     splitPoint->pvNode = pvNode;
2959     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2960     splitPoint->futilityValue = futilityValue;
2961     splitPoint->master = master;
2962     splitPoint->mp = mp;
2963     splitPoint->moves = *moves;
2964     splitPoint->cpus = 1;
2965     splitPoint->pos.copy(p);
2966     splitPoint->parentSstack = sstck;
2967     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2968         splitPoint->slaves[i] = 0;
2969
2970     // Copy the current search stack to the master thread
2971     memcpy(splitPoint->sstack[master], sstck, (ply+1) * sizeof(SearchStack));
2972     Threads[master].splitPoint = splitPoint;
2973
2974     // Make copies of the current position and search stack for each thread
2975     for (i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2976         if (thread_is_available(i, master))
2977         {
2978             memcpy(splitPoint->sstack[i], sstck, (ply+1) * sizeof(SearchStack));
2979             Threads[i].splitPoint = splitPoint;
2980             splitPoint->slaves[i] = 1;
2981             splitPoint->cpus++;
2982         }
2983
2984     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2985     // their idle loop.
2986     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2987         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2988         {
2989             Threads[i].workIsWaiting = true;
2990             Threads[i].idle = false;
2991             Threads[i].stop = false;
2992         }
2993
2994     lock_release(&MPLock);
2995
2996     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2997     // which it will instantly launch a search, because its workIsWaiting
2998     // slot is 'true'.  We send the split point as a second parameter to the
2999     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
3000     // loop when all threads have finished their work at this split point
3001     // (i.e. when splitPoint->cpus == 0).
3002     idle_loop(master, splitPoint);
3003
3004     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
3005     // finished. Update alpha, beta and bestValue, and return.
3006     lock_grab(&MPLock);
3007
3008     if (pvNode)
3009         *alpha = splitPoint->alpha;
3010
3011     *beta = splitPoint->beta;
3012     *bestValue = splitPoint->bestValue;
3013     Threads[master].stop = false;
3014     Threads[master].idle = false;
3015     Threads[master].activeSplitPoints--;
3016     Threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
3017
3018     lock_release(&MPLock);
3019     return true;
3020   }
3021
3022
3023   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
3024   // to start a new search from the root.
3025
3026   void wake_sleeping_threads() {
3027
3028     if (ActiveThreads > 1)
3029     {
3030         for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
3031         {
3032             Threads[i].idle = true;
3033             Threads[i].workIsWaiting = false;
3034         }
3035
3036 #if !defined(_MSC_VER)
3037       pthread_mutex_lock(&WaitLock);
3038       pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
3039       pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
3040 #else
3041       for (int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
3042           SetEvent(SitIdleEvent[i]);
3043 #endif
3044     }
3045   }
3046
3047
3048   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
3049   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
3050   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
3051   // threads and one for Windows threads.
3052
3053 #if !defined(_MSC_VER)
3054
3055   void* init_thread(void *threadID) {
3056
3057     idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
3058     return NULL;
3059   }
3060
3061 #else
3062
3063   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
3064
3065     idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
3066     return NULL;
3067   }
3068
3069 #endif
3070
3071 }