df4c854030d9ba82b74dece6f469b4ba7057793b
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "timeman.h"
42 #include "thread.h"
43 #include "tt.h"
44 #include "ucioption.h"
45
46 using std::cout;
47 using std::endl;
48
49 ////
50 //// Local definitions
51 ////
52
53 namespace {
54
55   // Maximum number of allowed moves per position
56   const int MOVES_MAX = 256;
57
58   // Types
59   enum NodeType { NonPV, PV };
60
61   // Set to true to force running with one thread.
62   // Used for debugging SMP code.
63   const bool FakeSplit = false;
64
65   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
66   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
67   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
68   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
69
70   class ThreadsManager {
71     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
72        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
73        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
74     */
75   public:
76     void init_threads();
77     void exit_threads();
78
79     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
80     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
81     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
82
83     void resetNodeCounters();
84     int64_t nodes_searched() const;
85     bool available_thread_exists(int master) const;
86     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
87     bool thread_should_stop(int threadID) const;
88     void wake_sleeping_threads();
89     void put_threads_to_sleep();
90     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
91
92     template <bool Fake>
93     void split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
94                Depth depth, Move threatMove, bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode);
95
96   private:
97     friend void poll();
98
99     int ActiveThreads;
100     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
101     Thread threads[MAX_THREADS];
102
103     Lock MPLock, WaitLock;
104
105 #if !defined(_MSC_VER)
106     pthread_cond_t WaitCond;
107 #else
108     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
109 #endif
110
111   };
112
113
114   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
115   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
116   // in the case of moves which fail low).
117
118   struct RootMove {
119
120     RootMove() : mp_score(0), nodes(0) {}
121
122     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
123     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
124     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
125     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
126     bool operator<(const RootMove& m) const {
127
128         return score != m.score ? score < m.score : mp_score <= m.mp_score;
129     }
130
131     Move move;
132     Value score;
133     int mp_score;
134     int64_t nodes;
135     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
136   };
137
138
139   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
140   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
141
142   class RootMoveList {
143
144   public:
145     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
146
147     Move move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
148     Move move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
149     int move_count() const { return count; }
150     Value move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
151     int64_t move_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].nodes; }
152     void add_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) { moves[moveNum].nodes += nodes; }
153     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
154
155     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
156     void score_moves(const Position& pos);
157     void sort();
158     void sort_multipv(int n);
159
160   private:
161     RootMove moves[MOVES_MAX];
162     int count;
163   };
164
165
166   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
167   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
168   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
169   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
170   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
171   // operator<<() that will use it to properly format castling moves.
172   enum set960 {};
173
174   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& m) {
175
176     os.iword(0) = int(m);
177     return os;
178   }
179
180
181   /// Adjustments
182
183   // Step 6. Razoring
184
185   // Maximum depth for razoring
186   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
187
188   // Dynamic razoring margin based on depth
189   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
190
191   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
192   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
193
194   // Step 9. Internal iterative deepening
195
196   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
197   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * ONE_PLY /* non-PV */, 5 * ONE_PLY /* PV */};
198
199   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
200   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
201   const Value IIDMargin = Value(0x100);
202
203   // Step 11. Decide the new search depth
204
205   // Extensions. Configurable UCI options
206   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
207   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
208   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
209
210   // Minimum depth for use of singular extension
211   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * ONE_PLY /* non-PV */, 6 * ONE_PLY /* PV */};
212
213   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
214   // remaining ones we will extend it.
215   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
216
217   // Step 12. Futility pruning
218
219   // Futility margin for quiescence search
220   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
221
222   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
223   Value FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
224   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
225
226   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 1)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE; }
227   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
228
229   // Step 14. Reduced search
230
231   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
232   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
233
234   template <NodeType PV>
235   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
236
237   // Common adjustments
238
239   // Search depth at iteration 1
240   const Depth InitialDepth = ONE_PLY;
241
242   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
243   // better than the second best move.
244   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
245
246
247   /// Global variables
248
249   // Iteration counter
250   int Iteration;
251
252   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
253   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
254   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
255
256   // Search window management
257   int AspirationDelta;
258
259   // MultiPV mode
260   int MultiPV;
261
262   // Time managment variables
263   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, ExactMaxTime;
264   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
265   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
266   TimeManager TimeMgr;
267
268   // Log file
269   bool UseLogFile;
270   std::ofstream LogFile;
271
272   // Multi-threads related variables
273   Depth MinimumSplitDepth;
274   int MaxThreadsPerSplitPoint;
275   ThreadsManager ThreadsMgr;
276
277   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
278   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
279   int NodesSincePoll;
280   int NodesBetweenPolls = 30000;
281
282   // History table
283   History H;
284
285   /// Local functions
286
287   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
288   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
289
290   template <NodeType PvNode>
291   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
292
293   template <NodeType PvNode>
294   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
295
296   template <NodeType PvNode>
297   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
298
299   template <NodeType PvNode>
300   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
301
302   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
303   bool value_is_mate(Value value);
304   Value value_to_tt(Value v, int ply);
305   Value value_from_tt(Value v, int ply);
306   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss);
307   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
308   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
309   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
310   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
311   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
312   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
313
314   int current_search_time();
315   std::string value_to_uci(Value v);
316   int nps();
317   void poll();
318   void ponderhit();
319   void wait_for_stop_or_ponderhit();
320   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
321   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value);
322   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]);
323   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]);
324
325 #if !defined(_MSC_VER)
326   void *init_thread(void *threadID);
327 #else
328   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
329 #endif
330
331 }
332
333
334 ////
335 //// Functions
336 ////
337
338 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
339 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
340
341 void init_threads() { ThreadsMgr.init_threads(); }
342 void exit_threads() { ThreadsMgr.exit_threads(); }
343 int64_t nodes_searched() { return ThreadsMgr.nodes_searched(); }
344
345
346 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
347
348 void init_search() {
349
350   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
351   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
352   int mc; // moveCount
353
354   // Init reductions array
355   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
356   {
357       double    pvRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 4.5;
358       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
359       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
360       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
361   }
362
363   // Init futility margins array
364   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
365       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
366
367   // Init futility move count array
368   for (d = 0; d < 32; d++)
369       FutilityMoveCountArray[d] = 3 + (1 << (3 * d / 8));
370 }
371
372
373 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
374 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
375
376 int perft(Position& pos, Depth depth)
377 {
378     MoveStack mlist[MOVES_MAX];
379     StateInfo st;
380     Move m;
381     int sum = 0;
382
383     // Generate all legal moves
384     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
385
386     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
387     // the moves, just to count them.
388     if (depth <= ONE_PLY)
389         return int(last - mlist);
390
391     // Loop through all legal moves
392     CheckInfo ci(pos);
393     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
394     {
395         m = cur->move;
396         pos.do_move(m, st, ci, pos.move_is_check(m, ci));
397         sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
398         pos.undo_move(m);
399     }
400     return sum;
401 }
402
403
404 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
405 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
406 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
407 /// when a quit command is received during the search.
408
409 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int time[], int increment[],
410            int movesToGo, int maxDepth, int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
411
412   // Initialize global search variables
413   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
414   NodesSincePoll = 0;
415   ThreadsMgr.resetNodeCounters();
416   SearchStartTime = get_system_time();
417   ExactMaxTime = maxTime;
418   MaxDepth = maxDepth;
419   MaxNodes = maxNodes;
420   InfiniteSearch = infinite;
421   PonderSearch = ponder;
422   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
423
424   // Look for a book move, only during games, not tests
425   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
426   {
427       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
428           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
429
430       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
431       if (bookMove != MOVE_NONE)
432       {
433           if (PonderSearch)
434               wait_for_stop_or_ponderhit();
435
436           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
437           return true;
438       }
439   }
440
441   // Read UCI option values
442   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
443   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
444       TT.clear();
445
446   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
447   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
448   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
449   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
450   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
451   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
452   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
453   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
454   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
455   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
456   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
457   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
458
459   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * ONE_PLY;
460   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
461   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
462   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
463
464   if (UseLogFile)
465       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
466
467   read_weights(pos.side_to_move());
468
469   // Set the number of active threads
470   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
471   if (newActiveThreads != ThreadsMgr.active_threads())
472   {
473       ThreadsMgr.set_active_threads(newActiveThreads);
474       init_eval(ThreadsMgr.active_threads());
475   }
476
477   // Wake up sleeping threads
478   ThreadsMgr.wake_sleeping_threads();
479
480   // Set thinking time
481   int myTime = time[pos.side_to_move()];
482   int myIncrement = increment[pos.side_to_move()];
483   if (UseTimeManagement)
484       TimeMgr.init(myTime, myIncrement, movesToGo, pos.startpos_ply_counter());
485
486   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
487   // heavy time pressure.
488   if (MaxNodes)
489       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
490   else if (myTime && myTime < 1000)
491       NodesBetweenPolls = 1000;
492   else if (myTime && myTime < 5000)
493       NodesBetweenPolls = 5000;
494   else
495       NodesBetweenPolls = 30000;
496
497   // Write search information to log file
498   if (UseLogFile)
499       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
500               << "infinite: "  << infinite
501               << " ponder: "   << ponder
502               << " time: "     << myTime
503               << " increment: " << myIncrement
504               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
505
506   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
507   id_loop(pos, searchMoves);
508
509   if (UseLogFile)
510       LogFile.close();
511
512   ThreadsMgr.put_threads_to_sleep();
513
514   return !Quit;
515 }
516
517
518 namespace {
519
520   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
521   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
522   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
523   // reached.
524
525   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
526
527     Position p(pos, pos.thread());
528     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
529     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
530     Move EasyMove = MOVE_NONE;
531     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
532
533     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
534     RootMoveList rml(p, searchMoves);
535
536     // Handle special case of searching on a mate/stale position
537     if (rml.move_count() == 0)
538     {
539         if (PonderSearch)
540             wait_for_stop_or_ponderhit();
541
542         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
543     }
544
545     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
546     // so to output information also for iteration 1.
547     cout << set960(p.is_chess960()) // Is enough to set once at the beginning
548          << "info depth " << 1
549          << "\ninfo depth " << 1
550          << " score " << value_to_uci(rml.move_score(0))
551          << " time " << current_search_time()
552          << " nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
553          << " nps " << nps()
554          << " pv " << rml.move(0) << "\n";
555
556     // Initialize
557     TT.new_search();
558     H.clear();
559     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
560     pv[0] = pv[1] = MOVE_NONE;
561     ValueByIteration[1] = rml.move_score(0);
562     Iteration = 1;
563
564     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
565     if (   rml.move_count() == 1
566         || rml.move_score(0) > rml.move_score(1) + EasyMoveMargin)
567         EasyMove = rml.move(0);
568
569     // Iterative deepening loop
570     while (Iteration < PLY_MAX)
571     {
572         // Initialize iteration
573         Iteration++;
574         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
575
576         cout << "info depth " << Iteration << endl;
577
578         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
579         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
580         {
581             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
582             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
583
584             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
585             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
586
587             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
588             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
589         }
590
591         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
592         value = root_search(p, ss, pv, rml, &alpha, &beta);
593
594         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
595         // been overwritten during the search.
596         insert_pv_in_tt(p, pv);
597
598         if (AbortSearch)
599             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
600
601         //Save info about search result
602         ValueByIteration[Iteration] = value;
603
604         // Drop the easy move if differs from the new best move
605         if (pv[0] != EasyMove)
606             EasyMove = MOVE_NONE;
607
608         if (UseTimeManagement)
609         {
610             // Time to stop?
611             bool stopSearch = false;
612
613             // Stop search early if there is only a single legal move,
614             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
615             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
616                 stopSearch = true;
617
618             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
619             if (  Iteration >= 6
620                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
621                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
622                 stopSearch = true;
623
624             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
625             int64_t nodes = ThreadsMgr.nodes_searched();
626             if (   Iteration >= 8
627                 && EasyMove == pv[0]
628                 && (  (   rml.move_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
629                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
630                     ||(   rml.move_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
631                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
632                 stopSearch = true;
633
634             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
635             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
636                 TimeMgr.pv_unstability(BestMoveChangesByIteration[Iteration],
637                                        BestMoveChangesByIteration[Iteration-1]);
638
639             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
640             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
641             // move at the next iteration anyway.
642             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 80) / 128)
643                 stopSearch = true;
644
645             if (stopSearch)
646             {
647                 if (PonderSearch)
648                     StopOnPonderhit = true;
649                 else
650                     break;
651             }
652         }
653
654         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
655             break;
656     }
657
658     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
659     // best move before we are told to do so.
660     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
661         wait_for_stop_or_ponderhit();
662     else
663         // Print final search statistics
664         cout << "info nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
665              << " nps " << nps()
666              << " time " << current_search_time() << endl;
667
668     // Print the best move and the ponder move to the standard output
669     if (pv[0] == MOVE_NONE)
670     {
671         pv[0] = rml.move(0);
672         pv[1] = MOVE_NONE;
673     }
674
675     assert(pv[0] != MOVE_NONE);
676
677     cout << "bestmove " << pv[0];
678
679     if (pv[1] != MOVE_NONE)
680         cout << " ponder " << pv[1];
681
682     cout << endl;
683
684     if (UseLogFile)
685     {
686         if (dbg_show_mean)
687             dbg_print_mean(LogFile);
688
689         if (dbg_show_hit_rate)
690             dbg_print_hit_rate(LogFile);
691
692         LogFile << "\nNodes: " << ThreadsMgr.nodes_searched()
693                 << "\nNodes/second: " << nps()
694                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, pv[0]);
695
696         StateInfo st;
697         p.do_move(pv[0], st);
698         LogFile << "\nPonder move: "
699                 << move_to_san(p, pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
700                 << endl;
701     }
702     return rml.move_score(0);
703   }
704
705
706   // root_search() is the function which searches the root node. It is
707   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
708   // scheme, prints some information to the standard output and handles
709   // the fail low/high loops.
710
711   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
712
713     StateInfo st;
714     CheckInfo ci(pos);
715     int64_t nodes;
716     Move move;
717     Depth depth, ext, newDepth;
718     Value value, evalMargin, alpha, beta;
719     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
720     int researchCountFH, researchCountFL;
721
722     researchCountFH = researchCountFL = 0;
723     alpha = *alphaPtr;
724     beta = *betaPtr;
725     isCheck = pos.is_check();
726     depth = (Iteration - 2) * ONE_PLY + InitialDepth;
727
728     // Step 1. Initialize node (polling is omitted at root)
729     ss->currentMove = ss->bestMove = MOVE_NONE;
730
731     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
732     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
733     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
734
735     // Step 5. Evaluate the position statically
736     // At root we do this only to get reference value for child nodes
737     ss->eval = isCheck ? VALUE_NONE : evaluate(pos, evalMargin);
738
739     // Step 6. Razoring (omitted at root)
740     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
741     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
742     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
743
744     // Step extra. Fail low loop
745     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
746     // with bigger window until we are not failing low anymore.
747     while (1)
748     {
749         // Sort the moves before to (re)search
750         rml.score_moves(pos);
751         rml.sort();
752
753         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
754         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
755         {
756             // This is used by time management
757             FirstRootMove = (i == 0);
758
759             // Save the current node count before the move is searched
760             nodes = ThreadsMgr.nodes_searched();
761
762             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
763             // the standard output.
764             move = ss->currentMove = rml.move(i);
765
766             if (current_search_time() >= 1000)
767                 cout << "info currmove " << move
768                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
769
770             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
771             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
772
773             // Step 11. Decide the new search depth
774             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
775             newDepth = depth + ext;
776
777             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
778
779             // Step extra. Fail high loop
780             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
781             // high anymore.
782             value = - VALUE_INFINITE;
783
784             while (1)
785             {
786                 // Step 13. Make the move
787                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
788
789                 // Step extra. pv search
790                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
791                 // and for fail high research (value > alpha)
792                 if (i < MultiPV || value > alpha)
793                 {
794                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
795                     if (MultiPV > 1)
796                         alpha = -VALUE_INFINITE;
797
798                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
799                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
800                 }
801                 else
802                 {
803                     // Step 14. Reduced search
804                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
805                     bool doFullDepthSearch = true;
806
807                     if (    depth >= 3 * ONE_PLY
808                         && !dangerous
809                         && !captureOrPromotion
810                         && !move_is_castle(move))
811                     {
812                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
813                         if (ss->reduction)
814                         {
815                             assert(newDepth-ss->reduction >= ONE_PLY);
816
817                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
818                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
819                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
820                         }
821
822                         // The move failed high, but if reduction is very big we could
823                         // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
824                         // if the move fails high again then go with full depth search.
825                         if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * ONE_PLY)
826                         {
827                             assert(newDepth - ONE_PLY >= ONE_PLY);
828
829                             ss->reduction = ONE_PLY;
830                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
831                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
832                         }
833                         ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
834                     }
835
836                     // Step 15. Full depth search
837                     if (doFullDepthSearch)
838                     {
839                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
840                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
841
842                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
843                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
844                         if (value > alpha)
845                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
846                     }
847                 }
848
849                 // Step 16. Undo move
850                 pos.undo_move(move);
851
852                 // Can we exit fail high loop ?
853                 if (AbortSearch || value < beta)
854                     break;
855
856                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
857                 // the score before research in case we run out of time while researching.
858                 rml.set_move_score(i, value);
859                 ss->bestMove = move;
860                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
861                 rml.set_move_pv(i, pv);
862
863                 // Print information to the standard output
864                 print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
865
866                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
867                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
868                 researchCountFH++;
869
870             } // End of fail high loop
871
872             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
873             // was aborted because the user interrupted the search or because we
874             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
875             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
876             // move and/or PV.
877             if (AbortSearch)
878                 break;
879
880             // Remember searched nodes counts for this move
881             rml.add_move_nodes(i, ThreadsMgr.nodes_searched() - nodes);
882
883             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
884             assert(value < beta);
885
886             // Step 17. Check for new best move
887             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
888                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
889             else
890             {
891                 // PV move or new best move!
892
893                 // Update PV
894                 rml.set_move_score(i, value);
895                 ss->bestMove = move;
896                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
897                 rml.set_move_pv(i, pv);
898
899                 if (MultiPV == 1)
900                 {
901                     // We record how often the best move has been changed in each
902                     // iteration. This information is used for time managment: When
903                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
904                     if (i > 0)
905                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
906
907                     // Print information to the standard output
908                     print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
909
910                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
911                     if (value > alpha)
912                         alpha = value;
913                 }
914                 else // MultiPV > 1
915                 {
916                     rml.sort_multipv(i);
917                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
918                     {
919                         cout << "info multipv " << j + 1
920                              << " score " << value_to_uci(rml.move_score(j))
921                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
922                              << " time " << current_search_time()
923                              << " nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
924                              << " nps " << nps()
925                              << " pv ";
926
927                         for (int k = 0; rml.move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
928                             cout << rml.move_pv(j, k) << " ";
929
930                         cout << endl;
931                     }
932                     alpha = rml.move_score(Min(i, MultiPV - 1));
933                 }
934             } // PV move or new best move
935
936             assert(alpha >= *alphaPtr);
937
938             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
939
940             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
941                 StopOnPonderhit = false;
942         }
943
944         // Can we exit fail low loop ?
945         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
946             break;
947
948         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
949         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
950         researchCountFL++;
951
952     } // Fail low loop
953
954     // Sort the moves before to return
955     rml.sort();
956
957     return alpha;
958   }
959
960
961   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
962
963   template <NodeType PvNode>
964   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
965
966     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
967     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
968     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
969     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
970     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
971
972     Move movesSearched[MOVES_MAX];
973     StateInfo st;
974     const TTEntry *tte;
975     Key posKey;
976     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
977     Depth ext, newDepth;
978     Value bestValue, value, evalMargin, oldAlpha;
979     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValueScaled; // Non-PV specific
980     bool isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
981     bool mateThreat = false;
982     int moveCount = 0;
983     int threadID = pos.thread();
984     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
985     oldAlpha = alpha;
986
987     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
988     ThreadsMgr.incrementNodeCounter(threadID);
989     ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = MOVE_NONE;
990     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = (ss+2)->mateKiller = MOVE_NONE;
991
992     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
993     {
994         NodesSincePoll = 0;
995         poll();
996     }
997
998     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
999     if (AbortSearch || ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1000         return VALUE_ZERO;
1001
1002     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1003         return VALUE_DRAW;
1004
1005     // Step 3. Mate distance pruning
1006     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1007     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1008     if (alpha >= beta)
1009         return alpha;
1010
1011     // Step 4. Transposition table lookup
1012
1013     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1014     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1015     excludedMove = ss->excludedMove;
1016     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1017
1018     tte = TT.retrieve(posKey);
1019     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1020
1021     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1022     // This is to avoid problems in the following areas:
1023     //
1024     // * Repetition draw detection
1025     // * Fifty move rule detection
1026     // * Searching for a mate
1027     // * Printing of full PV line
1028
1029     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1030     {
1031         // Refresh tte entry to avoid aging
1032         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->static_value_margin());
1033
1034         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1035         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1036     }
1037
1038     // Step 5. Evaluate the position statically and
1039     // update gain statistics of parent move.
1040     isCheck = pos.is_check();
1041     if (isCheck)
1042         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1043     else if (tte)
1044     {
1045         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1046
1047         ss->eval = tte->static_value();
1048         evalMargin = tte->static_value_margin();
1049         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply);
1050     }
1051     else
1052     {
1053         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, evalMargin);
1054         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1055     }
1056
1057     // Save gain for the parent non-capture move
1058     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1059
1060     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1061     if (   !PvNode
1062         &&  depth < RazorDepth
1063         && !isCheck
1064         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1065         &&  ttMove == MOVE_NONE
1066         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1067         && !value_is_mate(beta)
1068         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1069     {
1070         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1071         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO, ply);
1072         if (v < rbeta)
1073             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1074             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1075             return v;
1076     }
1077
1078     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1079     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1080     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1081     if (   !PvNode
1082         && !ss->skipNullMove
1083         &&  depth < RazorDepth
1084         && !isCheck
1085         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1086         && !value_is_mate(beta)
1087         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1088         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1089
1090     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1091     if (   !PvNode
1092         && !ss->skipNullMove
1093         &&  depth > ONE_PLY
1094         && !isCheck
1095         &&  refinedValue >= beta
1096         && !value_is_mate(beta)
1097         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1098     {
1099         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1100
1101         // Null move dynamic reduction based on depth
1102         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
1103
1104         // Null move dynamic reduction based on value
1105         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1106             R++;
1107
1108         pos.do_null_move(st);
1109         (ss+1)->skipNullMove = true;
1110
1111         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1112                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY, ply+1);
1113         (ss+1)->skipNullMove = false;
1114         pos.undo_null_move();
1115
1116         if (nullValue >= beta)
1117         {
1118             // Do not return unproven mate scores
1119             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1120                 nullValue = beta;
1121
1122             if (depth < 6 * ONE_PLY)
1123                 return nullValue;
1124
1125             // Do verification search at high depths
1126             ss->skipNullMove = true;
1127             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY, ply);
1128             ss->skipNullMove = false;
1129
1130             if (v >= beta)
1131                 return nullValue;
1132         }
1133         else
1134         {
1135             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1136             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1137             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1138             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1139             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1140             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1141             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1142                 mateThreat = true;
1143
1144             threatMove = (ss+1)->bestMove;
1145             if (   depth < ThreatDepth
1146                 && (ss-1)->reduction
1147                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
1148                 return beta - 1;
1149         }
1150     }
1151
1152     // Step 9. Internal iterative deepening
1153     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1154         &&  ttMove == MOVE_NONE
1155         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1156     {
1157         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
1158
1159         ss->skipNullMove = true;
1160         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1161         ss->skipNullMove = false;
1162
1163         ttMove = ss->bestMove;
1164         tte = TT.retrieve(posKey);
1165     }
1166
1167     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1168     if (PvNode)
1169         mateThreat = pos.has_mate_threat();
1170
1171     // Initialize a MovePicker object for the current position
1172     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1173     CheckInfo ci(pos);
1174     ss->bestMove = MOVE_NONE;
1175     singleEvasion = isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1176     futilityBase = ss->eval + evalMargin;
1177     singularExtensionNode =   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1178                            && tte
1179                            && tte->move()
1180                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1181                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
1182                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
1183
1184     // Step 10. Loop through moves
1185     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1186     while (   bestValue < beta
1187            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1188            && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1189     {
1190       assert(move_is_ok(move));
1191
1192       if (move == excludedMove)
1193           continue;
1194
1195       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1196       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1197
1198       // Step 11. Decide the new search depth
1199       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1200
1201       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1202       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1203       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1204       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1205       if (   singularExtensionNode
1206           && move == tte->move()
1207           && ext < ONE_PLY)
1208       {
1209           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1210
1211           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1212           {
1213               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1214               ss->excludedMove = move;
1215               ss->skipNullMove = true;
1216               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1217               ss->skipNullMove = false;
1218               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1219               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1220               if (v < b)
1221                   ext = ONE_PLY;
1222           }
1223       }
1224
1225       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1226
1227       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1228       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1229
1230       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1231       if (   !PvNode
1232           && !captureOrPromotion
1233           && !isCheck
1234           && !dangerous
1235           &&  move != ttMove
1236           && !move_is_castle(move))
1237       {
1238           // Move count based pruning
1239           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1240               && !(threatMove && connected_threat(pos, move, threatMove))
1241               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1242               continue;
1243
1244           // Value based pruning
1245           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1246           // but fixing this made program slightly weaker.
1247           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1248           futilityValueScaled =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1249                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1250
1251           if (futilityValueScaled < beta)
1252           {
1253               if (futilityValueScaled > bestValue)
1254                   bestValue = futilityValueScaled;
1255               continue;
1256           }
1257       }
1258
1259       // Step 13. Make the move
1260       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1261
1262       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1263       // The first move in list is the expected PV
1264       if (PvNode && moveCount == 1)
1265           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1266                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1267       else
1268       {
1269           // Step 14. Reduced depth search
1270           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1271           bool doFullDepthSearch = true;
1272
1273           if (    depth >= 3 * ONE_PLY
1274               && !captureOrPromotion
1275               && !dangerous
1276               && !move_is_castle(move)
1277               && !move_is_killer(move, ss))
1278           {
1279               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1280               if (ss->reduction)
1281               {
1282                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1283                   value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1284                                       : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1285
1286                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1287               }
1288
1289               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1290               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1291               // if the move fails high again then go with full depth search.
1292               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * ONE_PLY)
1293               {
1294                   assert(newDepth - ONE_PLY >= ONE_PLY);
1295
1296                   ss->reduction = ONE_PLY;
1297                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, ply+1);
1298                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1299               }
1300               ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
1301           }
1302
1303           // Step 15. Full depth search
1304           if (doFullDepthSearch)
1305           {
1306               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1307                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1308
1309               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1310               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1311               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1312               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1313                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1314                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1315           }
1316       }
1317
1318       // Step 16. Undo move
1319       pos.undo_move(move);
1320
1321       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1322
1323       // Step 17. Check for new best move
1324       if (value > bestValue)
1325       {
1326           bestValue = value;
1327           if (value > alpha)
1328           {
1329               if (PvNode && value < beta) // We want always alpha < beta
1330                   alpha = value;
1331
1332               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1333                   ss->mateKiller = move;
1334
1335               ss->bestMove = move;
1336           }
1337       }
1338
1339       // Step 18. Check for split
1340       if (   depth >= MinimumSplitDepth
1341           && ThreadsMgr.active_threads() > 1
1342           && bestValue < beta
1343           && ThreadsMgr.available_thread_exists(threadID)
1344           && !AbortSearch
1345           && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID)
1346           && Iteration <= 99)
1347           ThreadsMgr.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1348                                       threatMove, mateThreat, &moveCount, &mp, PvNode);
1349     }
1350
1351     // Step 19. Check for mate and stalemate
1352     // All legal moves have been searched and if there are
1353     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1354     // If one move was excluded return fail low score.
1355     if (!moveCount)
1356         return excludedMove ? oldAlpha : isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW;
1357
1358     // Step 20. Update tables
1359     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1360     // history counters, and killer moves.
1361     if (AbortSearch || ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1362         return bestValue;
1363
1364     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1365     move = (bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove);
1366     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), vt, depth, move, ss->eval, evalMargin);
1367
1368     // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1369     if (    bestValue >= beta
1370         && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1371     {
1372             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1373             update_killers(move, ss);
1374     }
1375
1376     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1377
1378     return bestValue;
1379   }
1380
1381
1382   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1383   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1384   // less than ONE_PLY).
1385
1386   template <NodeType PvNode>
1387   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1388
1389     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1390     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1391     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1392     assert(depth <= 0);
1393     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1394     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
1395
1396     StateInfo st;
1397     Move ttMove, move;
1398     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1399     bool isCheck, deepChecks, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1400     const TTEntry* tte;
1401     Value oldAlpha = alpha;
1402
1403     ThreadsMgr.incrementNodeCounter(pos.thread());
1404     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1405
1406     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1407     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1408         return VALUE_DRAW;
1409
1410     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1411     // pruning, but only for move ordering.
1412     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1413     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1414
1415     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1416     {
1417         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1418         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1419     }
1420
1421     isCheck = pos.is_check();
1422
1423     // Evaluate the position statically
1424     if (isCheck)
1425     {
1426         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1427         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1428         deepChecks = enoughMaterial = false;
1429     }
1430     else
1431     {
1432         if (tte)
1433         {
1434             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1435
1436             evalMargin = tte->static_value_margin();
1437             bestValue = tte->static_value();
1438         }
1439         else
1440             bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1441
1442         ss->eval = bestValue;
1443         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1444
1445         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1446         if (bestValue >= beta)
1447         {
1448             if (!tte)
1449                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1450
1451             return bestValue;
1452         }
1453
1454         if (PvNode && bestValue > alpha)
1455             alpha = bestValue;
1456
1457         // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1458         deepChecks = (depth == -ONE_PLY && bestValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1459
1460         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1461         futilityBase = bestValue + FutilityMarginQS + evalMargin;
1462         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1463     }
1464
1465     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1466     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1467     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -ONE_PLY
1468     // and we are near beta) will be generated.
1469     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? DEPTH_ZERO : depth, H);
1470     CheckInfo ci(pos);
1471
1472     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1473     while (   alpha < beta
1474            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1475     {
1476       assert(move_is_ok(move));
1477
1478       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1479
1480       // Futility pruning
1481       if (   !PvNode
1482           && !isCheck
1483           && !moveIsCheck
1484           &&  move != ttMove
1485           &&  enoughMaterial
1486           && !move_is_promotion(move)
1487           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1488       {
1489           futilityValue =  futilityBase
1490                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1491                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1492
1493           if (futilityValue < alpha)
1494           {
1495               if (futilityValue > bestValue)
1496                   bestValue = futilityValue;
1497               continue;
1498           }
1499       }
1500
1501       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1502       evasionPrunable =   isCheck
1503                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1504                        && !pos.move_is_capture(move)
1505                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1506
1507       // Don't search moves with negative SEE values
1508       if (   !PvNode
1509           && (!isCheck || evasionPrunable)
1510           &&  move != ttMove
1511           && !move_is_promotion(move)
1512           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1513           continue;
1514
1515       // Update current move
1516       ss->currentMove = move;
1517
1518       // Make and search the move
1519       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1520       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY, ply+1);
1521       pos.undo_move(move);
1522
1523       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1524
1525       // New best move?
1526       if (value > bestValue)
1527       {
1528           bestValue = value;
1529           if (value > alpha)
1530           {
1531               alpha = value;
1532               ss->bestMove = move;
1533           }
1534        }
1535     }
1536
1537     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1538     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1539     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1540         return value_mated_in(ply);
1541
1542     // Update transposition table
1543     Depth d = (depth == DEPTH_ZERO ? DEPTH_ZERO : DEPTH_ZERO - ONE_PLY);
1544     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1545     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), vt, d, ss->bestMove, ss->eval, evalMargin);
1546
1547     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1548
1549     return bestValue;
1550   }
1551
1552
1553   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1554   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1555   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1556   // table, done a null move search, and searched the first move before
1557   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1558   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1559   // care of after we return from the split point.
1560
1561   template <NodeType PvNode>
1562   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1563
1564     assert(threadID >= 0 && threadID < ThreadsMgr.active_threads());
1565     assert(ThreadsMgr.active_threads() > 1);
1566
1567     StateInfo st;
1568     Move move;
1569     Depth ext, newDepth;
1570     Value value;
1571     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1572     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1573     int moveCount;
1574     value = -VALUE_INFINITE;
1575
1576     Position pos(*sp->pos, threadID);
1577     CheckInfo ci(pos);
1578     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1579     isCheck = pos.is_check();
1580
1581     // Step 10. Loop through moves
1582     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1583     lock_grab(&(sp->lock));
1584
1585     while (    sp->bestValue < sp->beta
1586            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1587            && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1588     {
1589       moveCount = ++sp->moveCount;
1590       lock_release(&(sp->lock));
1591
1592       assert(move_is_ok(move));
1593
1594       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1595       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1596
1597       // Step 11. Decide the new search depth
1598       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1599       newDepth = sp->depth - ONE_PLY + ext;
1600
1601       // Update current move
1602       ss->currentMove = move;
1603
1604       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1605       if (   !PvNode
1606           && !captureOrPromotion
1607           && !isCheck
1608           && !dangerous
1609           && !move_is_castle(move))
1610       {
1611           // Move count based pruning
1612           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1613               && !(sp->threatMove && connected_threat(pos, move, sp->threatMove))
1614               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1615           {
1616               lock_grab(&(sp->lock));
1617               continue;
1618           }
1619
1620           // Value based pruning
1621           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1622           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1623                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1624
1625           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1626           {
1627               lock_grab(&(sp->lock));
1628
1629               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1630                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1631               continue;
1632           }
1633       }
1634
1635       // Step 13. Make the move
1636       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1637
1638       // Step 14. Reduced search
1639       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1640       bool doFullDepthSearch = true;
1641
1642       if (   !captureOrPromotion
1643           && !dangerous
1644           && !move_is_castle(move)
1645           && !move_is_killer(move, ss))
1646       {
1647           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1648           if (ss->reduction)
1649           {
1650               Value localAlpha = sp->alpha;
1651               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1652               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, DEPTH_ZERO, sp->ply+1)
1653                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, d, sp->ply+1);
1654
1655               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1656           }
1657
1658           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1659           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1660           // if the move fails high again then go with full depth search.
1661           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * ONE_PLY)
1662           {
1663               assert(newDepth - ONE_PLY >= ONE_PLY);
1664
1665               ss->reduction = ONE_PLY;
1666               Value localAlpha = sp->alpha;
1667               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, sp->ply+1);
1668               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1669           }
1670           ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
1671       }
1672
1673       // Step 15. Full depth search
1674       if (doFullDepthSearch)
1675       {
1676           Value localAlpha = sp->alpha;
1677           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, DEPTH_ZERO, sp->ply+1)
1678                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1);
1679
1680           // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1681           // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1682           // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1683           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1684               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, DEPTH_ZERO, sp->ply+1)
1685                                          : - search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1);
1686       }
1687
1688       // Step 16. Undo move
1689       pos.undo_move(move);
1690
1691       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1692
1693       // Step 17. Check for new best move
1694       lock_grab(&(sp->lock));
1695
1696       if (value > sp->bestValue && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1697       {
1698           sp->bestValue = value;
1699
1700           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1701           {
1702               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1703                   sp->stopRequest = true;
1704
1705               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1706                   sp->alpha = value;
1707
1708               sp->parentSstack->bestMove = ss->bestMove = move;
1709           }
1710       }
1711     }
1712
1713     /* Here we have the lock still grabbed */
1714
1715     sp->slaves[threadID] = 0;
1716
1717     lock_release(&(sp->lock));
1718   }
1719
1720
1721   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1722   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1723   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1724   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1725   // second move is assumed to be a move from the current position.
1726
1727   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1728
1729     Square f1, t1, f2, t2;
1730     Piece p;
1731
1732     assert(move_is_ok(m1));
1733     assert(move_is_ok(m2));
1734
1735     if (m2 == MOVE_NONE)
1736         return false;
1737
1738     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1739     f2 = move_from(m2);
1740     t1 = move_to(m1);
1741     if (f2 == t1)
1742         return true;
1743
1744     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1745     t2 = move_to(m2);
1746     f1 = move_from(m1);
1747     if (t2 == f1)
1748         return true;
1749
1750     // Case 3: Moving through the vacated square
1751     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1752         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1753       return true;
1754
1755     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1756     p = pos.piece_on(t1);
1757     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1758         return true;
1759
1760     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1761     if (    piece_is_slider(p)
1762         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1763         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1764     {
1765         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1766         // move is the opposite of the checking piece.
1767         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1768         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1769
1770         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1771             return true;
1772     }
1773     return false;
1774   }
1775
1776
1777   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one eventually
1778   // compensated for the ply.
1779
1780   bool value_is_mate(Value value) {
1781
1782     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1783
1784     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1785           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1786   }
1787
1788
1789   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1790   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1791   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1792
1793   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1794
1795     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1796       return v + ply;
1797
1798     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1799       return v - ply;
1800
1801     return v;
1802   }
1803
1804
1805   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1806   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1807
1808   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1809
1810     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1811       return v - ply;
1812
1813     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1814       return v + ply;
1815
1816     return v;
1817   }
1818
1819
1820   // move_is_killer() checks if the given move is among the killer moves
1821
1822   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1823
1824       if (ss->killers[0] == m || ss->killers[1] == m)
1825           return true;
1826
1827       return false;
1828   }
1829
1830
1831   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1832   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1833   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1834   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1835   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1836   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1837   template <NodeType PvNode>
1838   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1839                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1840
1841     assert(m != MOVE_NONE);
1842
1843     Depth result = DEPTH_ZERO;
1844     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1845
1846     if (*dangerous)
1847     {
1848         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1849             result += CheckExtension[PvNode];
1850
1851         if (singleEvasion)
1852             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1853
1854         if (mateThreat)
1855             result += MateThreatExtension[PvNode];
1856     }
1857
1858     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1859     {
1860         Color c = pos.side_to_move();
1861         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1862         {
1863             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1864             *dangerous = true;
1865         }
1866         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1867         {
1868             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1869             *dangerous = true;
1870         }
1871     }
1872
1873     if (   captureOrPromotion
1874         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1875         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1876             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == VALUE_ZERO)
1877         && !move_is_promotion(m)
1878         && !move_is_ep(m))
1879     {
1880         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1881         *dangerous = true;
1882     }
1883
1884     if (   PvNode
1885         && captureOrPromotion
1886         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1887         && pos.see_sign(m) >= 0)
1888     {
1889         result += ONE_PLY / 2;
1890         *dangerous = true;
1891     }
1892
1893     return Min(result, ONE_PLY);
1894   }
1895
1896
1897   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1898   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1899
1900   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1901
1902     assert(move_is_ok(m));
1903     assert(threat && move_is_ok(threat));
1904     assert(!pos.move_is_check(m));
1905     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1906     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1907
1908     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1909
1910     mfrom = move_from(m);
1911     mto = move_to(m);
1912     tfrom = move_from(threat);
1913     tto = move_to(threat);
1914
1915     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1916     if (mfrom == tto)
1917         return true;
1918
1919     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1920     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1921     if (   pos.move_is_capture(threat)
1922         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1923             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1924         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1925         return true;
1926
1927     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1928     // prune safe moves which block its ray.
1929     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1930         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1931         && pos.see_sign(m) >= 0)
1932         return true;
1933
1934     return false;
1935   }
1936
1937
1938   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1939   // can be used at a given point in search.
1940
1941   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1942
1943     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1944
1945     return   (   tte->depth() >= depth
1946               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
1947               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
1948
1949           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1950               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1951   }
1952
1953
1954   // refine_eval() returns the transposition table score if
1955   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1956
1957   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1958
1959       assert(tte);
1960
1961       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1962
1963       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1964           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1965           return v;
1966
1967       return defaultEval;
1968   }
1969
1970
1971   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1972   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1973
1974   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1975                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1976
1977     Move m;
1978
1979     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
1980
1981     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1982     {
1983         m = movesSearched[i];
1984
1985         assert(m != move);
1986
1987         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
1988             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
1989     }
1990   }
1991
1992
1993   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
1994   // among the killer moves of that ply.
1995
1996   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
1997
1998     if (m == ss->killers[0])
1999         return;
2000
2001     ss->killers[1] = ss->killers[0];
2002     ss->killers[0] = m;
2003   }
2004
2005
2006   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2007   // the static position evaluation before and after the move.
2008
2009   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2010
2011     if (   m != MOVE_NULL
2012         && before != VALUE_NONE
2013         && after != VALUE_NONE
2014         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
2015         && !move_is_special(m))
2016         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2017   }
2018
2019
2020   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2021   // since the beginning of the current search.
2022
2023   int current_search_time() {
2024
2025     return get_system_time() - SearchStartTime;
2026   }
2027
2028
2029   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI protocol
2030
2031   std::string value_to_uci(Value v) {
2032
2033     std::stringstream s;
2034
2035     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
2036       s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to pawn = 100
2037     else
2038       s << "mate " << (v > 0 ? (VALUE_MATE - v + 1) / 2 : -(VALUE_MATE + v) / 2 );
2039
2040     return s.str();
2041   }
2042
2043   // nps() computes the current nodes/second count.
2044
2045   int nps() {
2046
2047     int t = current_search_time();
2048     return (t > 0 ? int((ThreadsMgr.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2049   }
2050
2051
2052   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2053   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2054   // search.
2055
2056   void poll() {
2057
2058     static int lastInfoTime;
2059     int t = current_search_time();
2060
2061     //  Poll for input
2062     if (Bioskey())
2063     {
2064         // We are line oriented, don't read single chars
2065         std::string command;
2066
2067         if (!std::getline(std::cin, command))
2068             command = "quit";
2069
2070         if (command == "quit")
2071         {
2072             AbortSearch = true;
2073             PonderSearch = false;
2074             Quit = true;
2075             return;
2076         }
2077         else if (command == "stop")
2078         {
2079             AbortSearch = true;
2080             PonderSearch = false;
2081         }
2082         else if (command == "ponderhit")
2083             ponderhit();
2084     }
2085
2086     // Print search information
2087     if (t < 1000)
2088         lastInfoTime = 0;
2089
2090     else if (lastInfoTime > t)
2091         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2092         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2093         lastInfoTime = 0;
2094
2095     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2096     {
2097         lastInfoTime = t;
2098
2099         if (dbg_show_mean)
2100             dbg_print_mean();
2101
2102         if (dbg_show_hit_rate)
2103             dbg_print_hit_rate();
2104
2105         cout << "info nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched() << " nps " << nps()
2106              << " time " << t << endl;
2107     }
2108
2109     // Should we stop the search?
2110     if (PonderSearch)
2111         return;
2112
2113     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2114                            && !AspirationFailLow
2115                            &&  t > TimeMgr.available_time();
2116
2117     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
2118                      || stillAtFirstMove;
2119
2120     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2121         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2122         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && ThreadsMgr.nodes_searched() >= MaxNodes))
2123         AbortSearch = true;
2124   }
2125
2126
2127   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2128   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2129   // it correctly predicted the opponent's move.
2130
2131   void ponderhit() {
2132
2133     int t = current_search_time();
2134     PonderSearch = false;
2135
2136     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2137                            && !AspirationFailLow
2138                            &&  t > TimeMgr.available_time();
2139
2140     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
2141                      || stillAtFirstMove;
2142
2143     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2144         AbortSearch = true;
2145   }
2146
2147
2148   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2149   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2150
2151   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2152
2153     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2154     {
2155         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2156         ss->skipNullMove = false;
2157         ss->reduction = DEPTH_ZERO;
2158
2159         if (i < 3)
2160             ss->killers[0] = ss->killers[1] = ss->mateKiller = MOVE_NONE;
2161     }
2162   }
2163
2164
2165   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2166   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2167   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2168   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2169   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2170   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2171
2172   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2173
2174     std::string command;
2175
2176     while (true)
2177     {
2178         if (!std::getline(std::cin, command))
2179             command = "quit";
2180
2181         if (command == "quit")
2182         {
2183             Quit = true;
2184             break;
2185         }
2186         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2187             break;
2188     }
2189   }
2190
2191
2192   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2193   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2194
2195   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2196
2197     cout << "info depth " << Iteration
2198          << " score "     << value_to_uci(value)
2199          << (value >= beta ? " lowerbound" : value <= alpha ? " upperbound" : "")
2200          << " time "  << current_search_time()
2201          << " nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
2202          << " nps "   << nps()
2203          << " pv ";
2204
2205     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2206         cout << *m << " ";
2207
2208     cout << endl;
2209
2210     if (UseLogFile)
2211     {
2212         ValueType t = value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2213                       value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2214
2215         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2216                              ThreadsMgr.nodes_searched(), value, t, pv) << endl;
2217     }
2218   }
2219
2220
2221   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2222   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2223   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2224
2225   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]) {
2226
2227     StateInfo st;
2228     TTEntry* tte;
2229     Position p(pos, pos.thread());
2230     Value v, m = VALUE_NONE;
2231
2232     for (int i = 0; pv[i] != MOVE_NONE; i++)
2233     {
2234         tte = TT.retrieve(p.get_key());
2235         if (!tte || tte->move() != pv[i])
2236         {
2237             v = (p.is_check() ? VALUE_NONE : evaluate(p, m));
2238             TT.store(p.get_key(), VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[i], v, m);
2239         }
2240         p.do_move(pv[i], st);
2241     }
2242   }
2243
2244
2245   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2246   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2247   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2248   // long PV to print that is important for position analysis.
2249
2250   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]) {
2251
2252     StateInfo st;
2253     TTEntry* tte;
2254     Position p(pos, pos.thread());
2255     int ply = 0;
2256
2257     assert(bestMove != MOVE_NONE);
2258
2259     pv[ply] = bestMove;
2260     p.do_move(pv[ply++], st);
2261
2262     while (   (tte = TT.retrieve(p.get_key())) != NULL
2263            && tte->move() != MOVE_NONE
2264            && move_is_legal(p, tte->move())
2265            && ply < PLY_MAX
2266            && (!p.is_draw() || ply < 2))
2267     {
2268         pv[ply] = tte->move();
2269         p.do_move(pv[ply++], st);
2270     }
2271     pv[ply] = MOVE_NONE;
2272   }
2273
2274
2275   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2276   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2277   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2278   // threads and one for Windows threads.
2279
2280 #if !defined(_MSC_VER)
2281
2282   void* init_thread(void *threadID) {
2283
2284     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2285     return NULL;
2286   }
2287
2288 #else
2289
2290   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2291
2292     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2293     return 0;
2294   }
2295
2296 #endif
2297
2298
2299   /// The ThreadsManager class
2300
2301   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2302   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2303   // counters used to sort the moves at root.
2304
2305   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2306
2307     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2308         threads[i].nodes = 0ULL;
2309   }
2310
2311   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2312
2313     int64_t result = 0ULL;
2314     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2315         result += threads[i].nodes;
2316
2317     return result;
2318   }
2319
2320
2321   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2322   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2323   // object for which the current thread is the master.
2324
2325   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2326
2327     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2328
2329     while (true)
2330     {
2331         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2332         // master should exit as last one.
2333         if (AllThreadsShouldExit)
2334         {
2335             assert(!sp);
2336             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2337             return;
2338         }
2339
2340         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2341         // instead of wasting CPU time polling for work.
2342         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2343         {
2344             assert(!sp);
2345             assert(threadID != 0);
2346             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2347
2348 #if !defined(_MSC_VER)
2349             lock_grab(&WaitLock);
2350             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2351                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2352             lock_release(&WaitLock);
2353 #else
2354             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2355 #endif
2356         }
2357
2358         // If thread has just woken up, mark it as available
2359         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2360             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2361
2362         // If this thread has been assigned work, launch a search
2363         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2364         {
2365             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2366
2367             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2368
2369             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2370                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2371             else
2372                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2373
2374             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2375
2376             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2377         }
2378
2379         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2380         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2381         int i = 0;
2382         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2383
2384         if (i == ActiveThreads)
2385         {
2386             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2387             // be sure sp->lock has been released before to return.
2388             lock_grab(&(sp->lock));
2389             lock_release(&(sp->lock));
2390
2391             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2392
2393             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2394             return;
2395         }
2396     }
2397   }
2398
2399
2400   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2401   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2402   // objects.
2403
2404   void ThreadsManager::init_threads() {
2405
2406     volatile int i;
2407     bool ok;
2408
2409 #if !defined(_MSC_VER)
2410     pthread_t pthread[1];
2411 #endif
2412
2413     // Initialize global locks
2414     lock_init(&MPLock);
2415     lock_init(&WaitLock);
2416
2417 #if !defined(_MSC_VER)
2418     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2419 #else
2420     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2421         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2422 #endif
2423
2424     // Initialize splitPoints[] locks
2425     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2426         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2427             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2428
2429     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2430     AllThreadsShouldExit = false;
2431
2432     // Threads will be put to sleep as soon as created
2433     AllThreadsShouldSleep = true;
2434
2435     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2436     ActiveThreads = 1;
2437     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2438     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2439         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2440
2441     // Launch the helper threads
2442     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2443     {
2444
2445 #if !defined(_MSC_VER)
2446         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2447 #else
2448         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2449 #endif
2450
2451         if (!ok)
2452         {
2453             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2454             Application::exit_with_failure();
2455         }
2456
2457         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2458         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2459     }
2460   }
2461
2462
2463   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2464   // helper threads exit cleanly.
2465
2466   void ThreadsManager::exit_threads() {
2467
2468     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2469     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2470     wake_sleeping_threads();
2471
2472     // This makes the threads to exit idle_loop()
2473     AllThreadsShouldExit = true;
2474
2475     // Wait for thread termination
2476     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2477         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2478
2479     // Now we can safely destroy the locks
2480     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2481         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2482             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2483
2484     lock_destroy(&WaitLock);
2485     lock_destroy(&MPLock);
2486   }
2487
2488
2489   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2490   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2491   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2492
2493   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2494
2495     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2496
2497     SplitPoint* sp;
2498
2499     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2500     return sp != NULL;
2501   }
2502
2503
2504   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2505   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2506   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2507   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2508   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2509   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2510   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2511
2512   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2513
2514     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2515     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2516     assert(ActiveThreads > 1);
2517
2518     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2519         return false;
2520
2521     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2522     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2523
2524     if (localActiveSplitPoints == 0)
2525         // No active split points means that the thread is available as
2526         // a slave for any other thread.
2527         return true;
2528
2529     if (ActiveThreads == 2)
2530         return true;
2531
2532     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2533     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2534     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2535     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2536         return true;
2537
2538     return false;
2539   }
2540
2541
2542   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2543   // a slave for the thread with threadID "master".
2544
2545   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2546
2547     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2548     assert(ActiveThreads > 1);
2549
2550     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2551         if (thread_is_available(i, master))
2552             return true;
2553
2554     return false;
2555   }
2556
2557
2558   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2559   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2560   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2561   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2562   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2563   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2564   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2565   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2566   // split() returns.
2567
2568   template <bool Fake>
2569   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2570                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, Move threatMove,
2571                              bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2572     assert(p.is_ok());
2573     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2574     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2575     assert(*bestValue <= *alpha);
2576     assert(*alpha < beta);
2577     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2578     assert(depth > DEPTH_ZERO);
2579     assert(p.thread() >= 0 && p.thread() < ActiveThreads);
2580     assert(ActiveThreads > 1);
2581
2582     int i, master = p.thread();
2583     Thread& masterThread = threads[master];
2584
2585     lock_grab(&MPLock);
2586
2587     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2588     // active split points, don't split.
2589     if (   !available_thread_exists(master)
2590         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2591     {
2592         lock_release(&MPLock);
2593         return;
2594     }
2595
2596     // Pick the next available split point object from the split point stack
2597     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2598
2599     // Initialize the split point object
2600     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2601     splitPoint.stopRequest = false;
2602     splitPoint.ply = ply;
2603     splitPoint.depth = depth;
2604     splitPoint.threatMove = threatMove;
2605     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2606     splitPoint.alpha = *alpha;
2607     splitPoint.beta = beta;
2608     splitPoint.pvNode = pvNode;
2609     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2610     splitPoint.mp = mp;
2611     splitPoint.moveCount = *moveCount;
2612     splitPoint.pos = &p;
2613     splitPoint.parentSstack = ss;
2614     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2615         splitPoint.slaves[i] = 0;
2616
2617     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2618
2619     // If we are here it means we are not available
2620     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2621
2622     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2623
2624     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2625     for (i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2626         if (thread_is_available(i, master))
2627         {
2628             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2629             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2630             splitPoint.slaves[i] = 1;
2631             workersCnt++;
2632         }
2633
2634     assert(Fake || workersCnt > 1);
2635
2636     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2637     lock_release(&MPLock);
2638
2639     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2640     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2641     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2642         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2643         {
2644             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2645
2646             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2647
2648             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2649         }
2650
2651     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2652     // which it will instantly launch a search, because its state is
2653     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2654     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2655     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2656     idle_loop(master, &splitPoint);
2657
2658     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2659     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2660     lock_grab(&MPLock);
2661
2662     *alpha = splitPoint.alpha;
2663     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2664     masterThread.activeSplitPoints--;
2665     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2666
2667     lock_release(&MPLock);
2668   }
2669
2670
2671   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2672   // to start a new search from the root.
2673
2674   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2675
2676     assert(AllThreadsShouldSleep);
2677     assert(ActiveThreads > 0);
2678
2679     AllThreadsShouldSleep = false;
2680
2681     if (ActiveThreads == 1)
2682         return;
2683
2684 #if !defined(_MSC_VER)
2685     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2686     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2687     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2688 #else
2689     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2690         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2691 #endif
2692
2693   }
2694
2695
2696   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2697   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2698   // finished the job and should be idle.
2699
2700   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2701
2702     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2703
2704     // This makes the threads to go to sleep
2705     AllThreadsShouldSleep = true;
2706   }
2707
2708   /// The RootMoveList class
2709
2710   // RootMoveList c'tor
2711
2712   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) {
2713
2714     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2715     MoveStack mlist[MOVES_MAX];
2716     StateInfo st;
2717     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2718
2719     // Initialize search stack
2720     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2721     ss[0].eval = VALUE_NONE;
2722     count = 0;
2723
2724     // Generate all legal moves
2725     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2726
2727     // Add each move to the moves[] array
2728     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2729     {
2730         bool includeMove = includeAllMoves;
2731
2732         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2733             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2734
2735         if (!includeMove)
2736             continue;
2737
2738         // Find a quick score for the move
2739         moves[count].move = ss[0].currentMove = moves[count].pv[0] = cur->move;
2740         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2741         pos.do_move(cur->move, st);
2742         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, DEPTH_ZERO, 1);
2743         pos.undo_move(cur->move);
2744         count++;
2745     }
2746     sort();
2747   }
2748
2749   // Score root moves using the standard way used in main search, the moves
2750   // are scored according to the order in which are returned by MovePicker.
2751
2752   void RootMoveList::score_moves(const Position& pos)
2753   {
2754       Move move;
2755       int score = 1000;
2756       MovePicker mp = MovePicker(pos, MOVE_NONE, ONE_PLY, H);
2757
2758       while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
2759           for (int i = 0; i < count; i++)
2760               if (moves[i].move == move)
2761               {
2762                   moves[i].mp_score = score--;
2763                   break;
2764               }
2765   }
2766
2767   // RootMoveList simple methods definitions
2768
2769   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2770
2771     int j;
2772
2773     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2774         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2775
2776     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2777   }
2778
2779
2780   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2781   // iteration.
2782
2783   void RootMoveList::sort() {
2784
2785     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2786   }
2787
2788
2789   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2790   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2791   // correctly in MultiPV mode.
2792
2793   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2794
2795     int i,j;
2796
2797     for (i = 1; i <= n; i++)
2798     {
2799         RootMove rm = moves[i];
2800         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2801             moves[j] = moves[j - 1];
2802
2803         moves[j] = rm;
2804     }
2805   }
2806
2807 } // namespace