Clean razoring code (step 6)
[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 <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45 using std::cout;
46 using std::endl;
47
48 ////
49 //// Local definitions
50 ////
51
52 namespace {
53
54   /// Types
55
56
57   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
58   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
59   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
60   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
61
62   class ThreadsManager {
63     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
64        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
65        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
66     */
67   public:
68     void init_threads();
69     void exit_threads();
70
71     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
72     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
73     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
74     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
75
76     void resetNodeCounters();
77     void resetBetaCounters();
78     int64_t nodes_searched() const;
79     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
80     bool available_thread_exists(int master) const;
81     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
82     bool thread_should_stop(int threadID) const;
83     void wake_sleeping_threads();
84     void put_threads_to_sleep();
85     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp);
86     bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
87                Depth depth, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode);
88
89   private:
90     friend void poll(SearchStack ss[], int ply);
91
92     int ActiveThreads;
93     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
94     Thread threads[MAX_THREADS];
95     SplitPoint SplitPointStack[MAX_THREADS][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
96
97     Lock MPLock;
98
99 #if !defined(_MSC_VER)
100     pthread_cond_t WaitCond;
101     pthread_mutex_t WaitLock;
102 #else
103     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
104 #endif
105
106   };
107
108
109   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
110   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
111   // in the case of moves which fail low).
112
113   struct RootMove {
114
115     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
116
117     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
118     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
119     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
120     // have equal score but m1 has the higher node count.
121     bool operator<(const RootMove& m) const {
122
123         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
124     }
125
126     Move move;
127     Value score;
128     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
129     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
130   };
131
132
133   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
134   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
135
136   class RootMoveList {
137
138   public:
139     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
140
141     int move_count() const { return count; }
142     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
143     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
144     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
145     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
146     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
147
148     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
149     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
150     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
151     void sort();
152     void sort_multipv(int n);
153
154   private:
155     static const int MaxRootMoves = 500;
156     RootMove moves[MaxRootMoves];
157     int count;
158   };
159
160
161   /// Adjustments
162
163   // Step 6. Razoring
164
165   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
166   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * d); }
167
168   // Search depth at iteration 1
169   const Depth InitialDepth = OnePly;
170
171   // Use internal iterative deepening?
172   const bool UseIIDAtPVNodes = true;
173   const bool UseIIDAtNonPVNodes = true;
174
175   // Internal iterative deepening margin. At Non-PV moves, when
176   // UseIIDAtNonPVNodes is true, we do an internal iterative deepening
177   // search when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
178   const Value IIDMargin = Value(0x100);
179
180   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
181   // better than the second best move.
182   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
183
184   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
185   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
186   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
187
188   // If the TT move is at least SingleReplyMargin better then the
189   // remaining ones we will extend it.
190   const Value SingleReplyMargin = Value(0x20);
191
192   /// Lookup tables initialized at startup
193
194   // Reduction lookup tables and their getter functions
195   int8_t    PVReductionMatrix[64][64]; // [depth][moveNumber]
196   int8_t NonPVReductionMatrix[64][64]; // [depth][moveNumber]
197
198   inline Depth    pv_reduction(Depth d, int mn) { return (Depth)    PVReductionMatrix[Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
199   inline Depth nonpv_reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) NonPVReductionMatrix[Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
200
201   // Futility lookup tables and their getter functions
202   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
203   int32_t FutilityMarginsMatrix[14][64]; // [depth][moveNumber]
204   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
205
206   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7*OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 0)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
207   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16*OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
208
209   /// Variables initialized by UCI options
210
211   // Depth limit for use of dynamic threat detection
212   Depth ThreatDepth;
213
214   // Last seconds noise filtering (LSN)
215   const bool UseLSNFiltering = true;
216   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
217   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
218   bool loseOnTime = false;
219
220   // Extensions. Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
221   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
222   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
223
224   // Iteration counters
225   int Iteration;
226
227   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
228   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
229   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
230
231   // Search window management
232   int AspirationDelta;
233
234   // MultiPV mode
235   int MultiPV;
236
237   // Time managment variables
238   int RootMoveNumber;
239   int SearchStartTime;
240   int MaxNodes, MaxDepth;
241   int MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
242   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
243   bool AbortSearch, Quit;
244   bool AspirationFailLow;
245
246   // Show current line?
247   bool ShowCurrentLine;
248
249   // Log file
250   bool UseLogFile;
251   std::ofstream LogFile;
252
253   // MP related variables
254   Depth MinimumSplitDepth;
255   int MaxThreadsPerSplitPoint;
256   ThreadsManager TM;
257
258   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different
259   // cache lines (64 bytes each) from the heavy SMP read accessed variables.
260   int NodesSincePoll;
261   int NodesBetweenPolls = 30000;
262
263   // History table
264   History H;
265
266   /// Functions
267
268   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
269   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value& oldAlpha, Value& beta);
270   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
271   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove = MOVE_NONE);
272   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
273   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
274   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
275   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
276   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
277   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
278   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
279   bool value_is_mate(Value value);
280   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
281   Depth extension(const Position&, Move, bool, bool, bool, bool, bool, bool*);
282   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
283   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
284   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
285   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
286   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
287   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
288   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
289
290   int current_search_time();
291   int nps();
292   void poll(SearchStack ss[], int ply);
293   void ponderhit();
294   void wait_for_stop_or_ponderhit();
295   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
296
297 #if !defined(_MSC_VER)
298   void *init_thread(void *threadID);
299 #else
300   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
301 #endif
302
303 }
304
305
306 ////
307 //// Functions
308 ////
309
310 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
311 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
312
313 void init_threads() { TM.init_threads(); }
314 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
315 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
316
317
318 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
319 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
320
321 int perft(Position& pos, Depth depth)
322 {
323     Move move;
324     int sum = 0;
325     MovePicker mp = MovePicker(pos, MOVE_NONE, depth, H);
326
327     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
328     // the moves, just to count them.
329     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
330     {
331         while (mp.get_next_move()) sum++;
332         return sum;
333     }
334
335     // Loop through all legal moves
336     CheckInfo ci(pos);
337     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
338     {
339         StateInfo st;
340         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
341         sum += perft(pos, depth - OnePly);
342         pos.undo_move(move);
343     }
344     return sum;
345 }
346
347
348 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
349 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
350 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
351 /// when a quit command is received during the search.
352
353 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
354            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
355            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
356
357   // Initialize global search variables
358   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = false;
359   AspirationFailLow = false;
360   NodesSincePoll = 0;
361   SearchStartTime = get_system_time();
362   ExactMaxTime = maxTime;
363   MaxDepth = maxDepth;
364   MaxNodes = maxNodes;
365   InfiniteSearch = infinite;
366   PonderSearch = ponder;
367   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
368
369   // Look for a book move, only during games, not tests
370   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
371   {
372       Move bookMove;
373       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
374           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
375
376       bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
377       if (bookMove != MOVE_NONE)
378       {
379           if (PonderSearch)
380               wait_for_stop_or_ponderhit();
381
382           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
383           return true;
384       }
385   }
386
387   TM.resetNodeCounters();
388
389   if (button_was_pressed("New Game"))
390       loseOnTime = false; // Reset at the beginning of a new game
391
392   // Read UCI option values
393   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
394   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
395       TT.clear();
396
397   bool PonderingEnabled = get_option_value_bool("Ponder");
398   MultiPV = get_option_value_int("MultiPV");
399
400   CheckExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
401   CheckExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
402
403   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
404   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
405
406   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
407   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
408
409   PassedPawnExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
410   PassedPawnExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
411
412   PawnEndgameExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
413   PawnEndgameExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
414
415   MateThreatExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
416   MateThreatExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
417
418   ThreatDepth   = get_option_value_int("Threat Depth") * OnePly;
419
420   Chess960 = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
421   ShowCurrentLine = get_option_value_bool("UCI_ShowCurrLine");
422   UseLogFile = get_option_value_bool("Use Search Log");
423   if (UseLogFile)
424       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
425
426   MinimumSplitDepth = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
427   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
428
429   read_weights(pos.side_to_move());
430
431   // Set the number of active threads
432   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
433   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
434   {
435       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
436       init_eval(TM.active_threads());
437       // HACK: init_eval() destroys the static castleRightsMask[] array in the
438       // Position class. The below line repairs the damage.
439       Position p(pos.to_fen());
440       assert(pos.is_ok());
441   }
442
443   // Wake up sleeping threads
444   TM.wake_sleeping_threads();
445
446   // Set thinking time
447   int myTime = time[side_to_move];
448   int myIncrement = increment[side_to_move];
449   if (UseTimeManagement)
450   {
451       if (!movesToGo) // Sudden death time control
452       {
453           if (myIncrement)
454           {
455               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
456               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
457           }
458           else // Blitz game without increment
459           {
460               MaxSearchTime = myTime / 30;
461               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
462           }
463       }
464       else // (x moves) / (y minutes)
465       {
466           if (movesToGo == 1)
467           {
468               MaxSearchTime = myTime / 2;
469               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
470           }
471           else
472           {
473               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
474               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
475           }
476       }
477
478       if (PonderingEnabled)
479       {
480           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
481           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
482       }
483   }
484
485   // Set best NodesBetweenPolls interval
486   if (MaxNodes)
487       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
488   else if (myTime && myTime < 1000)
489       NodesBetweenPolls = 1000;
490   else if (myTime && myTime < 5000)
491       NodesBetweenPolls = 5000;
492   else
493       NodesBetweenPolls = 30000;
494
495   // Write information to search log file
496   if (UseLogFile)
497       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
498               << "infinite: "  << infinite
499               << " ponder: "   << ponder
500               << " time: "     << myTime
501               << " increment: " << myIncrement
502               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
503
504   // LSN filtering. Used only for developing purpose. Disabled by default.
505   if (   UseLSNFiltering
506       && loseOnTime)
507   {
508       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
509        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
510            /* wait here */;
511   }
512
513   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
514   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
515
516   if (UseLSNFiltering)
517   {
518       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
519       // decide to lose on time.
520       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
521           && myTime < LSNTime
522           && myIncrement == 0
523           && movesToGo == 0
524           && v < -LSNValue)
525       {
526           loseOnTime = true;
527       }
528       else if (loseOnTime)
529       {
530           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
531           loseOnTime = false;
532       }
533   }
534
535   if (UseLogFile)
536       LogFile.close();
537
538   TM.put_threads_to_sleep();
539
540   return !Quit;
541 }
542
543
544 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
545
546 void init_search() {
547
548   // Init our reduction lookup tables
549   for (int i = 1; i < 64; i++) // i == depth (OnePly = 1)
550       for (int j = 1; j < 64; j++) // j == moveNumber
551       {
552           double    pvRed = 0.5 + log(double(i)) * log(double(j)) / 6.0;
553           double nonPVRed = 0.5 + log(double(i)) * log(double(j)) / 3.0;
554           PVReductionMatrix[i][j]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
555           NonPVReductionMatrix[i][j] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
556       }
557
558   // Init futility margins array
559   for (int i = 0; i < 14; i++) // i == depth (OnePly = 2)
560       for (int j = 0; j < 64; j++) // j == moveNumber
561       {
562           FutilityMarginsMatrix[i][j] = (i < 2 ? 0 : 112 * bitScanReverse32(i * i / 2)) - 8 * j; // FIXME: test using log instead of BSR
563       }
564
565   // Init futility move count array
566   for (int i = 0; i < 32; i++) // i == depth (OnePly = 2)
567       FutilityMoveCountArray[i] = 3 + (1 << (3 * i / 8));
568 }
569
570
571 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
572 // new search from the root.
573 void SearchStack::init(int ply) {
574
575   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
576   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
577   reduction = Depth(0);
578   eval = VALUE_NONE;
579 }
580
581 void SearchStack::initKillers() {
582
583   mateKiller = MOVE_NONE;
584   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
585       killers[i] = MOVE_NONE;
586 }
587
588 namespace {
589
590   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
591   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
592   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
593   // reached.
594
595   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
596
597     Position p(pos);
598     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
599
600     // searchMoves are verified, copied, scored and sorted
601     RootMoveList rml(p, searchMoves);
602
603     // Handle special case of searching on a mate/stale position
604     if (rml.move_count() == 0)
605     {
606         if (PonderSearch)
607             wait_for_stop_or_ponderhit();
608
609         return pos.is_check()? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
610     }
611
612     // Print RootMoveList c'tor startup scoring to the standard output,
613     // so that we print information also for iteration 1.
614     cout << "info depth " << 1 << "\ninfo depth " << 1
615          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
616          << " time " << current_search_time()
617          << " nodes " << TM.nodes_searched()
618          << " nps " << nps()
619          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
620
621     // Initialize
622     TT.new_search();
623     H.clear();
624     init_ss_array(ss);
625     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
626     Iteration = 1;
627
628     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
629     Move EasyMove = MOVE_NONE;
630     if (   rml.move_count() == 1
631         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
632         EasyMove = rml.get_move(0);
633
634     // Iterative deepening loop
635     while (Iteration < PLY_MAX)
636     {
637         // Initialize iteration
638         rml.sort();
639         Iteration++;
640         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
641         if (Iteration <= 5)
642             ExtraSearchTime = 0;
643
644         cout << "info depth " << Iteration << endl;
645
646         // Calculate dynamic search window based on previous iterations
647         Value alpha, beta;
648
649         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
650         {
651             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
652             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
653
654             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
655             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
656
657             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
658             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
659         }
660         else
661         {
662             alpha = - VALUE_INFINITE;
663             beta  =   VALUE_INFINITE;
664         }
665
666         // Search to the current depth
667         Value value = root_search(p, ss, rml, alpha, beta);
668
669         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
670         // been overwritten during the search.
671         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
672
673         if (AbortSearch)
674             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
675
676         //Save info about search result
677         ValueByIteration[Iteration] = value;
678
679         // Drop the easy move if it differs from the new best move
680         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
681             EasyMove = MOVE_NONE;
682
683         if (UseTimeManagement)
684         {
685             // Time to stop?
686             bool stopSearch = false;
687
688             // Stop search early if there is only a single legal move,
689             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
690             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
691                 stopSearch = true;
692
693             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
694             if (  Iteration >= 6
695                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
696                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
697                 stopSearch = true;
698
699             // Stop search early if one move seems to be much better than the rest
700             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
701             if (   Iteration >= 8
702                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
703                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
704                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
705                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
706                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
707                 stopSearch = true;
708
709             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
710             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
711                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
712                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
713
714             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
715             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
716             // move at the next iteration anyway.
717             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
718                 stopSearch = true;
719
720             if (stopSearch)
721             {
722                 if (!PonderSearch)
723                     break;
724                 else
725                     StopOnPonderhit = true;
726             }
727         }
728
729         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
730             break;
731     }
732
733     rml.sort();
734
735     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
736     // best move before we are told to do so.
737     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
738         wait_for_stop_or_ponderhit();
739     else
740         // Print final search statistics
741         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
742              << " nps " << nps()
743              << " time " << current_search_time()
744              << " hashfull " << TT.full() << endl;
745
746     // Print the best move and the ponder move to the standard output
747     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
748     {
749         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
750         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
751     }
752     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
753     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
754         cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
755
756     cout << endl;
757
758     if (UseLogFile)
759     {
760         if (dbg_show_mean)
761             dbg_print_mean(LogFile);
762
763         if (dbg_show_hit_rate)
764             dbg_print_hit_rate(LogFile);
765
766         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
767                 << "\nNodes/second: " << nps()
768                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]);
769
770         StateInfo st;
771         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
772         LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) << endl;
773     }
774     return rml.get_move_score(0);
775   }
776
777
778   // root_search() is the function which searches the root node. It is
779   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
780   // scheme and prints some information to the standard output.
781
782   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value& oldAlpha, Value& beta) {
783
784     int64_t nodes;
785     Move move;
786     StateInfo st;
787     Depth depth, ext, newDepth;
788     Value value;
789     CheckInfo ci(pos);
790     int researchCount = 0;
791     bool moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
792     Value alpha = oldAlpha;
793     bool isCheck = pos.is_check();
794
795     // Evaluate the position statically
796     EvalInfo ei;
797     ss[0].eval = !isCheck ? evaluate(pos, ei, 0) : VALUE_NONE;
798
799     while (1) // Fail low loop
800     {
801
802         // Loop through all the moves in the root move list
803         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
804         {
805             if (alpha >= beta)
806             {
807                 // We failed high, invalidate and skip next moves, leave node-counters
808                 // and beta-counters as they are and quickly return, we will try to do
809                 // a research at the next iteration with a bigger aspiration window.
810                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
811                 continue;
812             }
813
814             RootMoveNumber = i + 1;
815
816             // Save the current node count before the move is searched
817             nodes = TM.nodes_searched();
818
819             // Reset beta cut-off counters
820             TM.resetBetaCounters();
821
822             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
823             // the standard output.
824             move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
825
826             if (current_search_time() >= 1000)
827                 cout << "info currmove " << move
828                      << " currmovenumber " << RootMoveNumber << endl;
829
830             // Decide search depth for this move
831             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
832             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
833             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
834             ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
835             newDepth = depth + ext;
836
837             value = - VALUE_INFINITE;
838
839             while (1) // Fail high loop
840             {
841
842                 // Make the move, and search it
843                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
844
845                 if (i < MultiPV || value > alpha)
846                 {
847                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
848                     if (MultiPV > 1)
849                         alpha = -VALUE_INFINITE;
850
851                     value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
852                 }
853                 else
854                 {
855                     // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
856                     // if the move fails high will be re-searched at full depth.
857                     bool doFullDepthSearch = true;
858
859                     if (   depth >= 3*OnePly // FIXME was newDepth
860                         && !dangerous
861                         && !captureOrPromotion
862                         && !move_is_castle(move))
863                     {
864                         ss[0].reduction = pv_reduction(depth, RootMoveNumber - MultiPV + 1);
865                         if (ss[0].reduction)
866                         {
867                             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[0].reduction, 1, true, 0);
868                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
869                         }
870                     }
871
872                     if (doFullDepthSearch)
873                     {
874                         ss[0].reduction = Depth(0);
875                         value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
876
877                         if (value > alpha)
878                             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
879                     }
880                 }
881
882                 pos.undo_move(move);
883
884                 // Can we exit fail high loop ?
885                 if (AbortSearch || value < beta)
886                     break;
887
888                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update score
889                 // before research in case we run out of time while researching.
890                 rml.set_move_score(i, value);
891                 update_pv(ss, 0);
892                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
893                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
894
895                 // Print search information to the standard output
896                 cout << "info depth " << Iteration
897                      << " score " << value_to_string(value)
898                      << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
899                         ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
900                      << " time "  << current_search_time()
901                      << " nodes " << TM.nodes_searched()
902                      << " nps "   << nps()
903                      << " pv ";
904
905                 for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
906                     cout << ss[0].pv[j] << " ";
907
908                 cout << endl;
909
910                 if (UseLogFile)
911                 {
912                     ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
913                                     : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
914
915                     LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
916                                          TM.nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
917                 }
918
919                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
920                 researchCount++;
921                 beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCount), VALUE_INFINITE);
922
923             } // End of fail high loop
924
925             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
926             // was aborted because the user interrupted the search or because we
927             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
928             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
929             // move and/or PV.
930             if (AbortSearch)
931                 break;
932
933             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
934             // info is used to sort the root moves at the next iteration.
935             int64_t our, their;
936             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
937             rml.set_beta_counters(i, our, their);
938             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
939
940             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
941
942             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
943                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
944             else
945             {
946                 // PV move or new best move!
947
948                 // Update PV
949                 rml.set_move_score(i, value);
950                 update_pv(ss, 0);
951                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
952                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
953
954                 if (MultiPV == 1)
955                 {
956                     // We record how often the best move has been changed in each
957                     // iteration. This information is used for time managment: When
958                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
959                     if (i > 0)
960                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
961
962                     // Print search information to the standard output
963                     cout << "info depth " << Iteration
964                          << " score " << value_to_string(value)
965                          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
966                             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
967                          << " time "  << current_search_time()
968                          << " nodes " << TM.nodes_searched()
969                          << " nps "   << nps()
970                          << " pv ";
971
972                     for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
973                         cout << ss[0].pv[j] << " ";
974
975                     cout << endl;
976
977                     if (UseLogFile)
978                     {
979                         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
980                                         : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
981
982                         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
983                                              TM.nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
984                     }
985                     if (value > alpha)
986                         alpha = value;
987                 }
988                 else // MultiPV > 1
989                 {
990                     rml.sort_multipv(i);
991                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
992                     {
993                         cout << "info multipv " << j + 1
994                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
995                              << " depth " << ((j <= i)? Iteration : Iteration - 1)
996                              << " time " << current_search_time()
997                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
998                              << " nps " << nps()
999                              << " pv ";
1000
1001                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
1002                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1003
1004                         cout << endl;
1005                     }
1006                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV-1));
1007                 }
1008             } // PV move or new best move
1009
1010             assert(alpha >= oldAlpha);
1011
1012             AspirationFailLow = (alpha == oldAlpha);
1013
1014             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
1015                 StopOnPonderhit = false;
1016         }
1017
1018         // Can we exit fail low loop ?
1019         if (AbortSearch || alpha > oldAlpha)
1020             break;
1021
1022         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1023         researchCount++;
1024         alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCount), -VALUE_INFINITE);
1025         oldAlpha = alpha;
1026
1027     } // Fail low loop
1028
1029     return alpha;
1030   }
1031
1032
1033   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1034
1035   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1036                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1037
1038     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1039     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1040     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1041     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1042
1043     Move movesSearched[256];
1044     EvalInfo ei;
1045     StateInfo st;
1046     const TTEntry* tte;
1047     Move ttMove, move;
1048     Depth ext, newDepth;
1049     Value bestValue, value, oldAlpha;
1050     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1051     bool mateThreat = false;
1052     int moveCount = 0;
1053     bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1054
1055     if (depth < OnePly)
1056         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1057
1058     // Step 1. Initialize node and poll
1059     // Polling can abort search.
1060     init_node(ss, ply, threadID);
1061
1062     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1063     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1064         return Value(0);
1065
1066     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1067         return VALUE_DRAW;
1068
1069     // Step 3. Mate distance pruning
1070     oldAlpha = alpha;
1071     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1072     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1073     if (alpha >= beta)
1074         return alpha;
1075
1076     // Step 4. Transposition table lookup
1077     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1078     // This is to avoid problems in the following areas:
1079     //
1080     // * Repetition draw detection
1081     // * Fifty move rule detection
1082     // * Searching for a mate
1083     // * Printing of full PV line
1084     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1085     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1086
1087     // Step 5. Evaluate the position statically
1088     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1089     isCheck = pos.is_check();
1090     if (!isCheck)
1091     {
1092         ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1093         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1094     }
1095
1096     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1097     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1098     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1099
1100     // Step 9. Internal iterative deepening
1101     if (   UseIIDAtPVNodes
1102         && depth >= 5*OnePly
1103         && ttMove == MOVE_NONE)
1104     {
1105         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1106         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1107         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1108     }
1109
1110     // Step 10. Loop through moves
1111     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1112
1113     // Initialize a MovePicker object for the current position
1114     mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1115     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1116     CheckInfo ci(pos);
1117
1118     while (   alpha < beta
1119            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1120            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1121     {
1122       assert(move_is_ok(move));
1123
1124       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1125       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1126       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1127
1128       // Step 11. Decide the new search depth
1129       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1130
1131       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1132       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1133       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1134       if (   depth >= 6 * OnePly
1135           && tte
1136           && move == tte->move()
1137           && ext < OnePly
1138           && is_lower_bound(tte->type())
1139           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1140       {
1141           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1142
1143           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1144           {
1145               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingleReplyMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1146
1147               if (excValue < ttValue - SingleReplyMargin)
1148                   ext = OnePly;
1149           }
1150       }
1151
1152       newDepth = depth - OnePly + ext;
1153
1154       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1155       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1156
1157       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1158
1159       // Step 13. Make the move
1160       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1161
1162       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1163       // The first move in list is the expected PV
1164       if (moveCount == 1)
1165           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1166       else
1167       {
1168         // Step 14. Reduced search
1169         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1170         bool doFullDepthSearch = true;
1171
1172         if (    depth >= 3*OnePly
1173             && !dangerous
1174             && !captureOrPromotion
1175             && !move_is_castle(move)
1176             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1177         {
1178             ss[ply].reduction = pv_reduction(depth, moveCount);
1179             if (ss[ply].reduction)
1180             {
1181                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1182                 doFullDepthSearch = (value > alpha);
1183             }
1184         }
1185
1186         // Step 15. Full depth search
1187         if (doFullDepthSearch)
1188         {
1189             ss[ply].reduction = Depth(0);
1190             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1191
1192             // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1193             if (value > alpha && value < beta)
1194                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1195         }
1196       }
1197
1198       // Step 16. Undo move
1199       pos.undo_move(move);
1200
1201       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1202
1203       // Step 17. Check for new best move
1204       if (value > bestValue)
1205       {
1206           bestValue = value;
1207           if (value > alpha)
1208           {
1209               alpha = value;
1210               update_pv(ss, ply);
1211               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1212                   ss[ply].mateKiller = move;
1213           }
1214       }
1215
1216       // Step 18. Check for split
1217       if (   TM.active_threads() > 1
1218           && bestValue < beta
1219           && depth >= MinimumSplitDepth
1220           && Iteration <= 99
1221           && TM.available_thread_exists(threadID)
1222           && !AbortSearch
1223           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1224           && TM.split(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue,
1225                       depth, &moveCount, &mp, threadID, true))
1226           break;
1227     }
1228
1229     // Step 19. Check for mate and stalemate
1230     // All legal moves have been searched and if there were
1231     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1232     if (moveCount == 0)
1233         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1234
1235     // Step 20. Update tables
1236     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1237     // history counters, and killer moves.
1238     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1239         return bestValue;
1240
1241     if (bestValue <= oldAlpha)
1242         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1243
1244     else if (bestValue >= beta)
1245     {
1246         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1247         move = ss[ply].pv[ply];
1248         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1249         {
1250             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1251             update_killers(move, ss[ply]);
1252         }
1253         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1254     }
1255     else
1256         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1257
1258     return bestValue;
1259   }
1260
1261
1262   // search() is the search function for zero-width nodes.
1263
1264   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1265                int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1266
1267     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1268     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1269     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1270
1271     Move movesSearched[256];
1272     EvalInfo ei;
1273     StateInfo st;
1274     const TTEntry* tte;
1275     Move ttMove, move;
1276     Depth ext, newDepth;
1277     Value bestValue, refinedValue, nullValue, value, futilityValueScaled;
1278     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1279     bool mateThreat = false;
1280     int moveCount = 0;
1281     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1282
1283     if (depth < OnePly)
1284         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1285
1286     // Step 1. Initialize node and poll
1287     // Polling can abort search.
1288     init_node(ss, ply, threadID);
1289
1290     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1291     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1292         return Value(0);
1293
1294     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1295         return VALUE_DRAW;
1296
1297     // Step 3. Mate distance pruning
1298     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1299         return beta;
1300
1301     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1302         return beta - 1;
1303
1304     // Step 4. Transposition table lookup
1305
1306     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1307     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1308     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1309
1310     tte = TT.retrieve(posKey);
1311     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1312
1313     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1314     {
1315         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1316         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1317     }
1318
1319     // Step 5. Evaluate the position statically
1320     isCheck = pos.is_check();
1321
1322     if (!isCheck)
1323     {
1324         if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1325             ss[ply].eval = value_from_tt(tte->value(), ply);
1326         else
1327             ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1328
1329         refinedValue = refine_eval(tte, ss[ply].eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1330         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1331     }
1332
1333     // Step 6. Razoring
1334     if (   !value_is_mate(beta)
1335         && !isCheck
1336         && depth < RazorDepth
1337         && refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1338         && ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1339         && ttMove == MOVE_NONE
1340         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1341     {
1342         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1343         Value v = qsearch(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1344         if (v < rbeta)
1345           return v; //FIXME: Logically should be: return (v + razor_margin(depth));
1346     }
1347
1348     // Step 7. Static null move pruning
1349     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1350     // the score by more than fuility_margin(depth) if we do a null move.
1351     if (  !isCheck
1352         && allowNullmove
1353         && depth < RazorDepth
1354         && refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta)
1355         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1356
1357     // Step 8. Null move search with verification search
1358     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1359     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1360     // NullMoveMargin under beta.
1361     if (    allowNullmove
1362         &&  depth > OnePly
1363         && !isCheck
1364         && !value_is_mate(beta)
1365         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1366         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0))
1367     {
1368         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1369
1370         pos.do_null_move(st);
1371
1372         // Null move dynamic reduction based on depth
1373         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1374
1375         // Null move dynamic reduction based on value
1376         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1377             R++;
1378
1379         nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1380
1381         pos.undo_null_move();
1382
1383         if (nullValue >= beta)
1384         {
1385             if (depth < 6 * OnePly)
1386                 return beta;
1387
1388             // Do zugzwang verification search
1389             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1390             if (v >= beta)
1391                 return beta;
1392         } else {
1393             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1394             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1395             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1396             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1397             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1398             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1399             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1400                 mateThreat = true;
1401
1402             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1403             if (   depth < ThreatDepth
1404                 && ss[ply - 1].reduction
1405                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1406                 return beta - 1;
1407         }
1408     }
1409
1410     // Step 9. Internal iterative deepening
1411     if (UseIIDAtNonPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 8*OnePly &&
1412         !isCheck && ss[ply].eval >= beta - IIDMargin)
1413     {
1414         search(pos, ss, beta, depth/2, ply, false, threadID);
1415         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1416         tte = TT.retrieve(posKey);
1417     }
1418
1419     // Step 10. Loop through moves
1420     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1421
1422     // Initialize a MovePicker object for the current position
1423     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1424     CheckInfo ci(pos);
1425
1426     while (   bestValue < beta
1427            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1428            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1429     {
1430       assert(move_is_ok(move));
1431
1432       if (move == excludedMove)
1433           continue;
1434
1435       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1436       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1437       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1438
1439       // Step 11. Decide the new search depth
1440       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1441
1442       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1443       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1444       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1445       if (   depth >= 8 * OnePly
1446           && tte
1447           && move == tte->move()
1448           && !excludedMove // Do not allow recursive single-reply search
1449           && ext < OnePly
1450           && is_lower_bound(tte->type())
1451           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1452       {
1453           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1454
1455           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1456           {
1457               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingleReplyMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1458
1459               if (excValue < ttValue - SingleReplyMargin)
1460                   ext = OnePly;
1461           }
1462       }
1463
1464       newDepth = depth - OnePly + ext;
1465
1466       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1467       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1468
1469       // Step 12. Futility pruning
1470       if (   !isCheck
1471           && !dangerous
1472           && !captureOrPromotion
1473           && !move_is_castle(move)
1474           &&  move != ttMove)
1475       {
1476           // Move count based pruning
1477           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1478               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1479               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1480               continue;
1481
1482           // Value based pruning
1483           Depth predictedDepth = newDepth - nonpv_reduction(depth, moveCount); //FIXME: We are ignoring condition: depth >= 3*OnePly, BUG??
1484           futilityValueScaled =  ss[ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1485                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move)) + 45;
1486
1487           if (futilityValueScaled < beta)
1488           {
1489               if (futilityValueScaled > bestValue)
1490                   bestValue = futilityValueScaled;
1491               continue;
1492           }
1493       }
1494
1495       // Step 13. Make the move
1496       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1497
1498       // Step 14. Reduced search
1499       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1500       bool doFullDepthSearch = true;
1501
1502       if (    depth >= 3*OnePly
1503           && !dangerous
1504           && !captureOrPromotion
1505           && !move_is_castle(move)
1506           && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1507       {
1508           ss[ply].reduction = nonpv_reduction(depth, moveCount);
1509           if (ss[ply].reduction)
1510           {
1511               value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1512               doFullDepthSearch = (value >= beta);
1513           }
1514       }
1515
1516       // Step 15. Full depth search
1517       if (doFullDepthSearch)
1518       {
1519           ss[ply].reduction = Depth(0);
1520           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1521       }
1522
1523       // Step 16. Undo move
1524       pos.undo_move(move);
1525
1526       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1527
1528       // Step 17. Check for new best move
1529       if (value > bestValue)
1530       {
1531           bestValue = value;
1532           if (value >= beta)
1533               update_pv(ss, ply);
1534
1535           if (value == value_mate_in(ply + 1))
1536               ss[ply].mateKiller = move;
1537       }
1538
1539       // Step 18. Check for split
1540       if (   TM.active_threads() > 1
1541           && bestValue < beta
1542           && depth >= MinimumSplitDepth
1543           && Iteration <= 99
1544           && TM.available_thread_exists(threadID)
1545           && !AbortSearch
1546           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1547           && TM.split(pos, ss, ply, NULL, beta, &bestValue,
1548                       depth, &moveCount, &mp, threadID, false))
1549           break;
1550     }
1551
1552     // Step 19. Check for mate and stalemate
1553     // All legal moves have been searched and if there were
1554     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1555     // If one move was excluded return fail low.
1556     if (!moveCount)
1557         return excludedMove ? beta - 1 : (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1558
1559     // Step 20. Update tables
1560     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1561     // history counters, and killer moves.
1562     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1563         return bestValue;
1564
1565     if (bestValue < beta)
1566         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1567     else
1568     {
1569         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1570         move = ss[ply].pv[ply];
1571         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1572         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1573         {
1574             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1575             update_killers(move, ss[ply]);
1576         }
1577
1578     }
1579
1580     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1581
1582     return bestValue;
1583   }
1584
1585
1586   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1587   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1588   // less than OnePly).
1589
1590   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1591                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1592
1593     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1594     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1595     assert(depth <= 0);
1596     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1597     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1598
1599     EvalInfo ei;
1600     StateInfo st;
1601     Move ttMove, move;
1602     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1603     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1604     const TTEntry* tte = NULL;
1605     int moveCount = 0;
1606     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1607     Value oldAlpha = alpha;
1608
1609     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1610     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1611     init_node(ss, ply, threadID);
1612
1613     // After init_node() that calls poll()
1614     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1615         return Value(0);
1616
1617     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1618         return VALUE_DRAW;
1619
1620     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1621     // pruning, but only for move ordering.
1622     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1623     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1624
1625     if (!pvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1626     {
1627         assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1628
1629         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1630         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1631     }
1632
1633     isCheck = pos.is_check();
1634
1635     // Evaluate the position statically
1636     if (isCheck)
1637         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1638     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1639         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1640     else
1641         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1642
1643     if (!isCheck)
1644     {
1645         ss[ply].eval = staticValue;
1646         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1647     }
1648
1649     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1650     // at least beta.
1651     bestValue = staticValue;
1652
1653     if (bestValue >= beta)
1654     {
1655         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1656         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] == 0)
1657             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1658
1659         return bestValue;
1660     }
1661
1662     if (bestValue > alpha)
1663         alpha = bestValue;
1664
1665     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1666     bool deepChecks = depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8;
1667
1668     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1669     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1670     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1671     // and we are near beta) will be generated.
1672     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1673     CheckInfo ci(pos);
1674     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1675     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.futilityMargin[pos.side_to_move()];
1676
1677     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1678     // occurs.
1679     while (   alpha < beta
1680            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1681     {
1682       assert(move_is_ok(move));
1683
1684       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1685
1686       // Update current move
1687       moveCount++;
1688       ss[ply].currentMove = move;
1689
1690       // Futility pruning
1691       if (   enoughMaterial
1692           && !isCheck
1693           && !pvNode
1694           && !moveIsCheck
1695           &&  move != ttMove
1696           && !move_is_promotion(move)
1697           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1698       {
1699           futilityValue =  futilityBase
1700                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1701                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1702
1703           if (futilityValue < alpha)
1704           {
1705               if (futilityValue > bestValue)
1706                   bestValue = futilityValue;
1707               continue;
1708           }
1709       }
1710
1711       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1712       evasionPrunable =   isCheck
1713                        && bestValue != -VALUE_INFINITE
1714                        && !pos.move_is_capture(move)
1715                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1716                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1717
1718       // Don't search moves with negative SEE values
1719       if (   (!isCheck || evasionPrunable)
1720           && !pvNode
1721           &&  move != ttMove
1722           && !move_is_promotion(move)
1723           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1724           continue;
1725
1726       // Make and search the move
1727       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1728       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1729       pos.undo_move(move);
1730
1731       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1732
1733       // New best move?
1734       if (value > bestValue)
1735       {
1736           bestValue = value;
1737           if (value > alpha)
1738           {
1739               alpha = value;
1740               update_pv(ss, ply);
1741           }
1742        }
1743     }
1744
1745     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1746     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1747     if (!moveCount && pos.is_check()) // Mate!
1748         return value_mated_in(ply);
1749
1750     // Update transposition table
1751     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1752     if (bestValue <= oldAlpha)
1753     {
1754         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1755         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1756         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1757         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1758     }
1759     else if (bestValue >= beta)
1760     {
1761         move = ss[ply].pv[ply];
1762         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1763
1764         // Update killers only for good checking moves
1765         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1766             update_killers(move, ss[ply]);
1767     }
1768     else
1769         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss[ply].pv[ply]);
1770
1771     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1772
1773     return bestValue;
1774   }
1775
1776
1777   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1778   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1779   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1780   // table, done a null move search, and searched the first move before
1781   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1782   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1783   // care of after we return from the split point.
1784   // FIXME: We are currently ignoring mateThreat flag here
1785
1786   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1787
1788     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1789     assert(TM.active_threads() > 1);
1790
1791     StateInfo st;
1792     Move move;
1793     Depth ext, newDepth;
1794     Value value, futilityValueScaled;
1795     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1796     int moveCount;
1797     value = -VALUE_INFINITE;
1798
1799     Position pos(*sp->pos);
1800     CheckInfo ci(pos);
1801     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1802     isCheck = pos.is_check();
1803
1804     // Step 10. Loop through moves
1805     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1806     lock_grab(&(sp->lock));
1807
1808     while (    sp->bestValue < sp->beta
1809            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1810            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1811     {
1812       moveCount = ++sp->moves;
1813       lock_release(&(sp->lock));
1814
1815       assert(move_is_ok(move));
1816
1817       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1818       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1819
1820       // Step 11. Decide the new search depth
1821       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1822       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1823
1824       // Update current move
1825       ss[sp->ply].currentMove = move;
1826
1827       // Step 12. Futility pruning
1828       if (   !isCheck
1829           && !dangerous
1830           && !captureOrPromotion
1831           && !move_is_castle(move))
1832       {
1833           // Move count based pruning
1834           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1835               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
1836               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1837           {
1838               lock_grab(&(sp->lock));
1839               continue;
1840           }
1841
1842           // Value based pruning
1843           Depth predictedDepth = newDepth - nonpv_reduction(sp->depth, moveCount);
1844           futilityValueScaled =  ss[sp->ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1845                                      + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move)) + 45;
1846
1847           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1848           {
1849               lock_grab(&(sp->lock));
1850
1851               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1852                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1853               continue;
1854           }
1855       }
1856
1857       // Step 13. Make the move
1858       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1859
1860       // Step 14. Reduced search
1861       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1862       bool doFullDepthSearch = true;
1863
1864       if (   !dangerous
1865           && !captureOrPromotion
1866           && !move_is_castle(move)
1867           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1868       {
1869           ss[sp->ply].reduction = nonpv_reduction(sp->depth, moveCount);
1870           if (ss[sp->ply].reduction)
1871           {
1872               value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1873               doFullDepthSearch = (value >= sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID));
1874           }
1875       }
1876
1877       // Step 15. Full depth search
1878       if (doFullDepthSearch)
1879       {
1880           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1881           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1882       }
1883
1884       // Step 16. Undo move
1885       pos.undo_move(move);
1886
1887       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1888
1889       // Step 17. Check for new best move
1890       lock_grab(&(sp->lock));
1891
1892       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1893       {
1894           sp->bestValue = value;
1895           if (sp->bestValue >= sp->beta)
1896           {
1897               sp->stopRequest = true;
1898               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1899           }
1900       }
1901     }
1902
1903     /* Here we have the lock still grabbed */
1904
1905     sp->slaves[threadID] = 0;
1906     sp->cpus--;
1907
1908     lock_release(&(sp->lock));
1909   }
1910
1911
1912   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1913   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1914   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1915   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1916   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1917   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
1918   // after we return from the split point.
1919   // FIXME: We are ignoring mateThreat flag!
1920
1921   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
1922
1923     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1924     assert(TM.active_threads() > 1);
1925
1926     StateInfo st;
1927     Move move;
1928     Depth ext, newDepth;
1929     Value value;
1930     bool moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1931     int moveCount;
1932     value = -VALUE_INFINITE;
1933
1934     Position pos(*sp->pos);
1935     CheckInfo ci(pos);
1936     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1937
1938     // Step 10. Loop through moves
1939     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1940     lock_grab(&(sp->lock));
1941
1942     while (    sp->alpha < sp->beta
1943            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1944            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1945     {
1946       moveCount = ++sp->moves;
1947       lock_release(&(sp->lock));
1948
1949       assert(move_is_ok(move));
1950
1951       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1952       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1953
1954       // Step 11. Decide the new search depth
1955       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1956       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1957
1958       // Update current move
1959       ss[sp->ply].currentMove = move;
1960
1961       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1962
1963       // Step 13. Make the move
1964       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1965
1966       // Step 14. Reduced search
1967       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1968       bool doFullDepthSearch = true;
1969
1970       if (   !dangerous
1971           && !captureOrPromotion
1972           && !move_is_castle(move)
1973           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1974       {
1975           ss[sp->ply].reduction = pv_reduction(sp->depth, moveCount);
1976           if (ss[sp->ply].reduction)
1977           {
1978               Value localAlpha = sp->alpha;
1979               value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1980               doFullDepthSearch = (value > localAlpha && !TM.thread_should_stop(threadID));
1981           }
1982       }
1983
1984       // Step 15. Full depth search
1985       if (doFullDepthSearch)
1986       {
1987           Value localAlpha = sp->alpha;
1988           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1989           value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1990
1991           if (value > localAlpha && value < sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID))
1992           {
1993               // If another thread has failed high then sp->alpha has been increased
1994               // to be higher or equal then beta, if so, avoid to start a PV search.
1995               localAlpha = sp->alpha;
1996               if (localAlpha < sp->beta)
1997                   value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
1998           }
1999       }
2000
2001       // Step 16. Undo move
2002       pos.undo_move(move);
2003
2004       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
2005
2006       // Step 17. Check for new best move
2007       lock_grab(&(sp->lock));
2008
2009       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
2010       {
2011           sp->bestValue = value;
2012           if (value > sp->alpha)
2013           {
2014               // Ask threads to stop before to modify sp->alpha
2015               if (value >= sp->beta)
2016                   sp->stopRequest = true;
2017
2018               sp->alpha = value;
2019
2020               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
2021               if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
2022                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
2023           }
2024       }
2025     }
2026
2027     /* Here we have the lock still grabbed */
2028
2029     sp->slaves[threadID] = 0;
2030     sp->cpus--;
2031
2032     lock_release(&(sp->lock));
2033   }
2034
2035
2036   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2037   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the
2038   // search stack object corresponding to the current node. Once every
2039   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2040   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2041
2042   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2043
2044     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2045     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
2046
2047     TM.incrementNodeCounter(threadID);
2048
2049     if (threadID == 0)
2050     {
2051         NodesSincePoll++;
2052         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
2053         {
2054             poll(ss, ply);
2055             NodesSincePoll = 0;
2056         }
2057     }
2058     ss[ply].init(ply);
2059     ss[ply + 2].initKillers();
2060   }
2061
2062
2063   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
2064   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
2065   // current node.
2066
2067   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2068
2069     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2070
2071     int p;
2072
2073     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2074
2075     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2076         ss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2077
2078     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2079   }
2080
2081
2082   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
2083   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2084   // the PV at the parent node.
2085
2086   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
2087
2088     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2089
2090     int p;
2091
2092     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2093
2094     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2095         ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2096
2097     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2098   }
2099
2100
2101   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2102   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2103   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
2104   // to be the move that was made to reach the current position, while the
2105   // second move is assumed to be a move from the current position.
2106
2107   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
2108
2109     Square f1, t1, f2, t2;
2110     Piece p;
2111
2112     assert(move_is_ok(m1));
2113     assert(move_is_ok(m2));
2114
2115     if (m2 == MOVE_NONE)
2116         return false;
2117
2118     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
2119     f2 = move_from(m2);
2120     t1 = move_to(m1);
2121     if (f2 == t1)
2122         return true;
2123
2124     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
2125     t2 = move_to(m2);
2126     f1 = move_from(m1);
2127     if (t2 == f1)
2128         return true;
2129
2130     // Case 3: Moving through the vacated square
2131     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
2132         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2133       return true;
2134
2135     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
2136     p = pos.piece_on(t1);
2137     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
2138         return true;
2139
2140     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
2141     if (    piece_is_slider(p)
2142         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
2143         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
2144     {
2145         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
2146         // move is the opposite of the checking piece.
2147         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
2148         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
2149
2150         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
2151             return true;
2152     }
2153     return false;
2154   }
2155
2156
2157   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2158   // eventually compensated for the ply.
2159
2160   bool value_is_mate(Value value) {
2161
2162     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2163
2164     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2165           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2166   }
2167
2168
2169   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2170   // killer moves of that ply.
2171
2172   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2173
2174       const Move* k = ss.killers;
2175       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2176           if (*k == m)
2177               return true;
2178
2179       return false;
2180   }
2181
2182
2183   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2184   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
2185   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2186   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2187   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2188   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2189
2190   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool captureOrPromotion,
2191                   bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2192
2193     assert(m != MOVE_NONE);
2194
2195     Depth result = Depth(0);
2196     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
2197
2198     if (*dangerous)
2199     {
2200         if (moveIsCheck)
2201             result += CheckExtension[pvNode];
2202
2203         if (singleEvasion)
2204             result += SingleEvasionExtension[pvNode];
2205
2206         if (mateThreat)
2207             result += MateThreatExtension[pvNode];
2208     }
2209
2210     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2211     {
2212         Color c = pos.side_to_move();
2213         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2214         {
2215             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2216             *dangerous = true;
2217         }
2218         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2219         {
2220             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2221             *dangerous = true;
2222         }
2223     }
2224
2225     if (   captureOrPromotion
2226         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2227         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2228             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2229         && !move_is_promotion(m)
2230         && !move_is_ep(m))
2231     {
2232         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2233         *dangerous = true;
2234     }
2235
2236     if (   pvNode
2237         && captureOrPromotion
2238         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2239         && pos.see_sign(m) >= 0)
2240     {
2241         result += OnePly/2;
2242         *dangerous = true;
2243     }
2244
2245     return Min(result, OnePly);
2246   }
2247
2248
2249   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2250   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
2251   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2252   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
2253   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
2254   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2255   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2256
2257   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2258
2259     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2260   }
2261
2262
2263   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
2264   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2265   // candidates for pruning.
2266
2267   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2268
2269     assert(move_is_ok(m));
2270     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2271     assert(!pos.move_is_check(m));
2272     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2273     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2274
2275     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2276
2277     // Prune if there isn't any threat move
2278     if (threat == MOVE_NONE)
2279         return true;
2280
2281     mfrom = move_from(m);
2282     mto = move_to(m);
2283     tfrom = move_from(threat);
2284     tto = move_to(threat);
2285
2286     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2287     if (mfrom == tto)
2288         return false;
2289
2290     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2291     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2292     if (   pos.move_is_capture(threat)
2293         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2294             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2295         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2296         return false;
2297
2298     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2299     // prune safe moves which block its ray.
2300     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2301         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2302         && pos.see_sign(m) >= 0)
2303         return false;
2304
2305     return true;
2306   }
2307
2308
2309   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2310   // can be used at a given point in search.
2311
2312   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2313
2314     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2315
2316     return   (   tte->depth() >= depth
2317               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2318               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2319
2320           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2321               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2322   }
2323
2324
2325   // refine_eval() returns the transposition table score if
2326   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2327
2328   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2329
2330       if (!tte)
2331           return defaultEval;
2332
2333       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2334
2335       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2336           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2337           return v;
2338
2339       return defaultEval;
2340   }
2341
2342
2343   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2344   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2345
2346   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2347                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2348
2349     Move m;
2350
2351     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2352
2353     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2354     {
2355         m = movesSearched[i];
2356
2357         assert(m != move);
2358
2359         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2360             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2361     }
2362   }
2363
2364
2365   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2366   // among the killer moves of that ply.
2367
2368   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2369
2370     if (m == ss.killers[0])
2371         return;
2372
2373     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2374         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2375
2376     ss.killers[0] = m;
2377   }
2378
2379
2380   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2381   // the static position evaluation before and after the move.
2382
2383   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2384
2385     if (   m != MOVE_NULL
2386         && before != VALUE_NONE
2387         && after != VALUE_NONE
2388         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2389         && !move_is_castle(m)
2390         && !move_is_promotion(m))
2391         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2392   }
2393
2394
2395   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2396   // since the beginning of the current search.
2397
2398   int current_search_time() {
2399
2400     return get_system_time() - SearchStartTime;
2401   }
2402
2403
2404   // nps() computes the current nodes/second count.
2405
2406   int nps() {
2407
2408     int t = current_search_time();
2409     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2410   }
2411
2412
2413   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2414   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2415   // search.
2416
2417   void poll(SearchStack ss[], int ply) {
2418
2419     static int lastInfoTime;
2420     int t = current_search_time();
2421
2422     //  Poll for input
2423     if (Bioskey())
2424     {
2425         // We are line oriented, don't read single chars
2426         std::string command;
2427
2428         if (!std::getline(std::cin, command))
2429             command = "quit";
2430
2431         if (command == "quit")
2432         {
2433             AbortSearch = true;
2434             PonderSearch = false;
2435             Quit = true;
2436             return;
2437         }
2438         else if (command == "stop")
2439         {
2440             AbortSearch = true;
2441             PonderSearch = false;
2442         }
2443         else if (command == "ponderhit")
2444             ponderhit();
2445     }
2446
2447     // Print search information
2448     if (t < 1000)
2449         lastInfoTime = 0;
2450
2451     else if (lastInfoTime > t)
2452         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2453         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2454         lastInfoTime = 0;
2455
2456     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2457     {
2458         lastInfoTime = t;
2459
2460         if (dbg_show_mean)
2461             dbg_print_mean();
2462
2463         if (dbg_show_hit_rate)
2464             dbg_print_hit_rate();
2465
2466         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2467              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2468
2469         // We only support current line printing in single thread mode
2470         if (ShowCurrentLine && TM.active_threads() == 1)
2471         {
2472             cout << "info currline";
2473             for (int p = 0; p < ply; p++)
2474                 cout << " " << ss[p].currentMove;
2475
2476             cout << endl;
2477         }
2478     }
2479
2480     // Should we stop the search?
2481     if (PonderSearch)
2482         return;
2483
2484     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2485                            && !AspirationFailLow
2486                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2487
2488     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2489                      || stillAtFirstMove;
2490
2491     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2492         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2493         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2494         AbortSearch = true;
2495   }
2496
2497
2498   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2499   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2500   // it correctly predicted the opponent's move.
2501
2502   void ponderhit() {
2503
2504     int t = current_search_time();
2505     PonderSearch = false;
2506
2507     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2508                            && !AspirationFailLow
2509                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2510
2511     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2512                      || stillAtFirstMove;
2513
2514     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2515         AbortSearch = true;
2516   }
2517
2518
2519   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2520
2521   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2522
2523     for (int i = 0; i < 3; i++)
2524     {
2525         ss[i].init(i);
2526         ss[i].initKillers();
2527     }
2528   }
2529
2530
2531   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2532   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2533   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2534   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2535   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2536   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2537
2538   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2539
2540     std::string command;
2541
2542     while (true)
2543     {
2544         if (!std::getline(std::cin, command))
2545             command = "quit";
2546
2547         if (command == "quit")
2548         {
2549             Quit = true;
2550             break;
2551         }
2552         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2553             break;
2554     }
2555   }
2556
2557
2558   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2559   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2560   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2561   // threads and one for Windows threads.
2562
2563 #if !defined(_MSC_VER)
2564
2565   void* init_thread(void *threadID) {
2566
2567     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2568     return NULL;
2569   }
2570
2571 #else
2572
2573   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2574
2575     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2576     return NULL;
2577   }
2578
2579 #endif
2580
2581
2582   /// The ThreadsManager class
2583
2584   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2585   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2586   // counters used to sort the moves at root.
2587
2588   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2589
2590     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2591         threads[i].nodes = 0ULL;
2592   }
2593
2594   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2595
2596     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2597         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2598   }
2599
2600   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2601
2602     int64_t result = 0ULL;
2603     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2604         result += threads[i].nodes;
2605
2606     return result;
2607   }
2608
2609   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2610
2611     our = their = 0UL;
2612     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2613     {
2614         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2615         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2616     }
2617   }
2618
2619
2620   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2621   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2622   // object for which the current thread is the master.
2623
2624   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp) {
2625
2626     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2627
2628     while (true)
2629     {
2630         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2631         // master should exit as last one.
2632         if (AllThreadsShouldExit)
2633         {
2634             assert(!waitSp);
2635             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2636             return;
2637         }
2638
2639         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2640         // instead of wasting CPU time polling for work.
2641         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2642         {
2643             assert(!waitSp);
2644             assert(threadID != 0);
2645             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2646
2647 #if !defined(_MSC_VER)
2648             pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2649             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2650                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2651             pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2652 #else
2653             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2654 #endif
2655         }
2656
2657         // If thread has just woken up, mark it as available
2658         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2659             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2660
2661         // If this thread has been assigned work, launch a search
2662         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2663         {
2664             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2665
2666             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2667
2668             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2669                 sp_search_pv(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2670             else
2671                 sp_search(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2672
2673             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2674
2675             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2676         }
2677
2678         // If this thread is the master of a split point and all threads have
2679         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2680         if (waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2681         {
2682             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2683
2684             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2685             return;
2686         }
2687     }
2688   }
2689
2690
2691   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2692   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2693   // objects.
2694
2695   void ThreadsManager::init_threads() {
2696
2697     volatile int i;
2698     bool ok;
2699
2700 #if !defined(_MSC_VER)
2701     pthread_t pthread[1];
2702 #endif
2703
2704     // Initialize global locks
2705     lock_init(&MPLock, NULL);
2706
2707     // Initialize SplitPointStack locks
2708     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2709         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2710         {
2711             SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2712             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2713         }
2714
2715 #if !defined(_MSC_VER)
2716     pthread_mutex_init(&WaitLock, NULL);
2717     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2718 #else
2719     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2720         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2721 #endif
2722
2723     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2724     AllThreadsShouldExit = false;
2725
2726     // Threads will be put to sleep as soon as created
2727     AllThreadsShouldSleep = true;
2728
2729     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2730     ActiveThreads = 1;
2731     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2732     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2733         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2734
2735     // Launch the helper threads
2736     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2737     {
2738
2739 #if !defined(_MSC_VER)
2740         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2741 #else
2742         DWORD iID[1];
2743         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, iID) != NULL);
2744 #endif
2745
2746         if (!ok)
2747         {
2748             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2749             Application::exit_with_failure();
2750         }
2751
2752         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2753         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING);
2754     }
2755   }
2756
2757
2758   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2759   // helper threads exit cleanly.
2760
2761   void ThreadsManager::exit_threads() {
2762
2763     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2764     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2765     wake_sleeping_threads();
2766
2767     // This makes the threads to exit idle_loop()
2768     AllThreadsShouldExit = true;
2769
2770     // Wait for thread termination
2771     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2772         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED);
2773
2774     // Now we can safely destroy the locks
2775     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2776         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2777             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2778   }
2779
2780
2781   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2782   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2783   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2784
2785   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2786
2787     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2788
2789     SplitPoint* sp;
2790
2791     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent);
2792     return sp != NULL;
2793   }
2794
2795
2796   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2797   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2798   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2799   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2800   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2801   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2802   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2803
2804   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2805
2806     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2807     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2808     assert(ActiveThreads > 1);
2809
2810     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2811         return false;
2812
2813     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2814     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2815
2816     if (localActiveSplitPoints == 0)
2817         // No active split points means that the thread is available as
2818         // a slave for any other thread.
2819         return true;
2820
2821     if (ActiveThreads == 2)
2822         return true;
2823
2824     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2825     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2826     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2827     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2828         return true;
2829
2830     return false;
2831   }
2832
2833
2834   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2835   // a slave for the thread with threadID "master".
2836
2837   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2838
2839     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2840     assert(ActiveThreads > 1);
2841
2842     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2843         if (thread_is_available(i, master))
2844             return true;
2845
2846     return false;
2847   }
2848
2849
2850   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2851   // several threads at PV nodes. If it does not succeed in splitting the
2852   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2853   // split point objects), the function immediately returns false. If
2854   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2855   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2856   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2857   // helper threads that they have been assigned work. This will cause them
2858   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv(). When all
2859   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2860   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2861
2862   bool ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
2863              Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
2864              Depth depth, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2865
2866     assert(p.is_ok());
2867     assert(sstck != NULL);
2868     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2869     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2870     assert(   ( pvNode && *bestValue <= *alpha)
2871            || (!pvNode && *bestValue <   beta ));
2872     assert(!pvNode || *alpha < beta);
2873     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2874     assert(depth > Depth(0));
2875     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2876     assert(ActiveThreads > 1);
2877
2878     SplitPoint* splitPoint;
2879
2880     lock_grab(&MPLock);
2881
2882     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2883     // active split points, don't split.
2884     if (   !available_thread_exists(master)
2885         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2886     {
2887         lock_release(&MPLock);
2888         return false;
2889     }
2890
2891     // Pick the next available split point object from the split point stack
2892     splitPoint = &SplitPointStack[master][threads[master].activeSplitPoints];
2893
2894     // Initialize the split point object
2895     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2896     splitPoint->stopRequest = false;
2897     splitPoint->ply = ply;
2898     splitPoint->depth = depth;
2899     splitPoint->alpha = pvNode ? *alpha : beta - 1;
2900     splitPoint->beta = beta;
2901     splitPoint->pvNode = pvNode;
2902     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2903     splitPoint->master = master;
2904     splitPoint->mp = mp;
2905     splitPoint->moves = *moves;
2906     splitPoint->cpus = 1;
2907     splitPoint->pos = &p;
2908     splitPoint->parentSstack = sstck;
2909     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2910         splitPoint->slaves[i] = 0;
2911
2912     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2913     threads[master].activeSplitPoints++;
2914
2915     // If we are here it means we are not available
2916     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2917
2918     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2919     for (int i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2920         if (thread_is_available(i, master))
2921         {
2922             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2923             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2924             splitPoint->slaves[i] = 1;
2925             splitPoint->cpus++;
2926         }
2927
2928     assert(splitPoint->cpus > 1);
2929
2930     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2931     lock_release(&MPLock);
2932
2933     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2934     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2935     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2936         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2937         {
2938             memcpy(splitPoint->sstack[i] + ply - 1, sstck + ply - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2939
2940             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2941
2942             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2943         }
2944
2945     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2946     // which it will instantly launch a search, because its state is
2947     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2948     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2949     // loop when all threads have finished their work at this split point
2950     // (i.e. when splitPoint->cpus == 0).
2951     idle_loop(master, splitPoint);
2952
2953     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2954     // finished. Update alpha, beta and bestValue, and return.
2955     lock_grab(&MPLock);
2956
2957     if (pvNode)
2958         *alpha = splitPoint->alpha;
2959
2960     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2961     threads[master].activeSplitPoints--;
2962     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2963
2964     lock_release(&MPLock);
2965     return true;
2966   }
2967
2968
2969   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2970   // to start a new search from the root.
2971
2972   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2973
2974     assert(AllThreadsShouldSleep);
2975     assert(ActiveThreads > 0);
2976
2977     AllThreadsShouldSleep = false;
2978
2979     if (ActiveThreads == 1)
2980         return;
2981
2982     for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
2983         assert(threads[i].state == THREAD_SLEEPING);
2984
2985 #if !defined(_MSC_VER)
2986     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2987     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2988     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2989 #else
2990     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2991         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2992 #endif
2993
2994   }
2995
2996
2997   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2998   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2999   // finished the job and should be idle.
3000
3001   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
3002
3003     assert(!AllThreadsShouldSleep);
3004
3005     // This makes the threads to go to sleep
3006     AllThreadsShouldSleep = true;
3007   }
3008
3009   /// The RootMoveList class
3010
3011   // RootMoveList c'tor
3012
3013   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
3014
3015     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
3016     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
3017     StateInfo st;
3018     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
3019
3020     // Generate all legal moves
3021     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
3022
3023     // Add each move to the moves[] array
3024     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
3025     {
3026         bool includeMove = includeAllMoves;
3027
3028         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
3029             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
3030
3031         if (!includeMove)
3032             continue;
3033
3034         // Find a quick score for the move
3035         init_ss_array(ss);
3036         pos.do_move(cur->move, st);
3037         moves[count].move = cur->move;
3038         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
3039         moves[count].pv[0] = cur->move;
3040         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
3041         pos.undo_move(cur->move);
3042         count++;
3043     }
3044     sort();
3045   }
3046
3047
3048   // RootMoveList simple methods definitions
3049
3050   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
3051
3052     moves[moveNum].nodes = nodes;
3053     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
3054   }
3055
3056   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
3057
3058     moves[moveNum].ourBeta = our;
3059     moves[moveNum].theirBeta = their;
3060   }
3061
3062   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
3063
3064     int j;
3065
3066     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
3067         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
3068
3069     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
3070   }
3071
3072
3073   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
3074   // iteration.
3075
3076   void RootMoveList::sort() {
3077
3078     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
3079   }
3080
3081
3082   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
3083   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
3084   // correctly in MultiPV mode.
3085
3086   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
3087
3088     int i,j;
3089
3090     for (i = 1; i <= n; i++)
3091     {
3092         RootMove rm = moves[i];
3093         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
3094             moves[j] = moves[j - 1];
3095
3096         moves[j] = rm;
3097     }
3098   }
3099
3100 } // namspace