Disable fake-mode
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45 using std::cout;
46 using std::endl;
47
48 ////
49 //// Local definitions
50 ////
51
52 namespace {
53
54   /// Types
55   enum NodeType { NonPV, PV };
56
57   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
58   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
59   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
60   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
61
62   class ThreadsManager {
63     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
64        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
65        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
66     */
67   public:
68     void init_threads();
69     void exit_threads();
70
71     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
72     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
73     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
74     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
75
76     void resetNodeCounters();
77     void resetBetaCounters();
78     int64_t nodes_searched() const;
79     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
80     bool available_thread_exists(int master) const;
81     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
82     bool thread_should_stop(int threadID) const;
83     void wake_sleeping_threads();
84     void put_threads_to_sleep();
85     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
86
87     template <bool Fake>
88     bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
89                Depth depth, bool mateThreat, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode);
90
91   private:
92     friend void poll();
93
94     int ActiveThreads;
95     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
96     Thread threads[MAX_THREADS];
97     SplitPoint SplitPointStack[MAX_THREADS][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
98
99     Lock MPLock, WaitLock;
100
101 #if !defined(_MSC_VER)
102     pthread_cond_t WaitCond;
103 #else
104     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
105 #endif
106
107   };
108
109
110   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
111   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
112   // in the case of moves which fail low).
113
114   struct RootMove {
115
116     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
117
118     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
119     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
120     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
121     // have equal score but m1 has the higher node count.
122     bool operator<(const RootMove& m) const {
123
124         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
125     }
126
127     Move move;
128     Value score;
129     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
130     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
131   };
132
133
134   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
135   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
136
137   class RootMoveList {
138
139   public:
140     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
141
142     int move_count() const { return count; }
143     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
144     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
145     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
146     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
147     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
148
149     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
150     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
151     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
152     void sort();
153     void sort_multipv(int n);
154
155   private:
156     static const int MaxRootMoves = 500;
157     RootMove moves[MaxRootMoves];
158     int count;
159   };
160
161
162   /// Adjustments
163
164   // Step 6. Razoring
165
166   // Maximum depth for razoring
167   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
168
169   // Dynamic razoring margin based on depth
170   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
171
172   // Step 8. Null move search with verification search
173
174   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
175   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
176   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
177
178   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
179   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
180
181   // Step 9. Internal iterative deepening
182
183   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
184   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 5 * OnePly /* PV */};
185
186   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
187   // when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
188   const Value IIDMargin = Value(0x100);
189
190   // Step 11. Decide the new search depth
191
192   // Extensions. Configurable UCI options
193   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
194   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
195   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
196
197   // Minimum depth for use of singular extension
198   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 6 * OnePly /* PV */};
199
200   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
201   // remaining ones we will extend it.
202   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
203
204   // Step 12. Futility pruning
205
206   // Futility margin for quiescence search
207   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
208
209   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
210   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
211   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
212
213   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 0)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
214   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
215
216   // Step 14. Reduced search
217
218   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
219   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
220
221   template <NodeType PV>
222   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
223
224   // Common adjustments
225
226   // Search depth at iteration 1
227   const Depth InitialDepth = OnePly;
228
229   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
230   // better than the second best move.
231   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
232
233   // Last seconds noise filtering (LSN)
234   const bool UseLSNFiltering = true;
235   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
236   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
237   bool loseOnTime = false;
238
239
240   /// Global variables
241
242   // Iteration counter
243   int Iteration;
244
245   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
246   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
247   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
248
249   // Search window management
250   int AspirationDelta;
251
252   // MultiPV mode
253   int MultiPV;
254
255   // Time managment variables
256   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
257   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
258   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
259   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
260
261   // Log file
262   bool UseLogFile;
263   std::ofstream LogFile;
264
265   // Multi-threads related variables
266   Depth MinimumSplitDepth;
267   int MaxThreadsPerSplitPoint;
268   ThreadsManager TM;
269
270   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
271   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
272   int NodesSincePoll;
273   int NodesBetweenPolls = 30000;
274
275   // History table
276   History H;
277
278   /// Local functions
279
280   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
281   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
282
283   template <NodeType PvNode>
284   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID,  Move excludedMove = MOVE_NONE);
285
286   template <NodeType PvNode>
287   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
288
289   template <NodeType PvNode>
290   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
291
292   template <NodeType PvNode>
293   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
294
295   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
296   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
297   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
298   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
299   bool value_is_mate(Value value);
300   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
301   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
302   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
303   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
304   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
305   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
306   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
307   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
308
309   int current_search_time();
310   int nps();
311   void poll();
312   void ponderhit();
313   void wait_for_stop_or_ponderhit();
314   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
315   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value);
316
317 #if !defined(_MSC_VER)
318   void *init_thread(void *threadID);
319 #else
320   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
321 #endif
322
323 }
324
325
326 ////
327 //// Functions
328 ////
329
330 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
331 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
332
333 void init_threads() { TM.init_threads(); }
334 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
335 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
336
337
338 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
339 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
340
341 int perft(Position& pos, Depth depth)
342 {
343     StateInfo st;
344     Move move;
345     int sum = 0;
346     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
347
348     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
349     // the moves, just to count them.
350     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
351     {
352         while (mp.get_next_move()) sum++;
353         return sum;
354     }
355
356     // Loop through all legal moves
357     CheckInfo ci(pos);
358     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
359     {
360         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
361         sum += perft(pos, depth - OnePly);
362         pos.undo_move(move);
363     }
364     return sum;
365 }
366
367
368 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
369 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
370 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
371 /// when a quit command is received during the search.
372
373 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
374            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
375            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
376
377   // Initialize global search variables
378   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
379   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
380   NodesSincePoll = 0;
381   TM.resetNodeCounters();
382   SearchStartTime = get_system_time();
383   ExactMaxTime = maxTime;
384   MaxDepth = maxDepth;
385   MaxNodes = maxNodes;
386   InfiniteSearch = infinite;
387   PonderSearch = ponder;
388   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
389
390   // Look for a book move, only during games, not tests
391   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
392   {
393       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
394           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
395
396       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
397       if (bookMove != MOVE_NONE)
398       {
399           if (PonderSearch)
400               wait_for_stop_or_ponderhit();
401
402           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
403           return true;
404       }
405   }
406
407   // Reset loseOnTime flag at the beginning of a new game
408   if (button_was_pressed("New Game"))
409       loseOnTime = false;
410
411   // Read UCI option values
412   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
413   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
414       TT.clear();
415
416   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
417   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
418   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
419   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
420   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
421   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
422   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
423   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
424   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
425   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
426   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
427   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
428
429   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
430   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
431   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
432   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
433   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
434
435   if (UseLogFile)
436       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
437
438   read_weights(pos.side_to_move());
439
440   // Set the number of active threads
441   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
442   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
443   {
444       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
445       init_eval(TM.active_threads());
446   }
447
448   // Wake up sleeping threads
449   TM.wake_sleeping_threads();
450
451   // Set thinking time
452   int myTime = time[side_to_move];
453   int myIncrement = increment[side_to_move];
454   if (UseTimeManagement)
455   {
456       if (!movesToGo) // Sudden death time control
457       {
458           if (myIncrement)
459           {
460               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
461               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
462           }
463           else // Blitz game without increment
464           {
465               MaxSearchTime = myTime / 30;
466               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
467           }
468       }
469       else // (x moves) / (y minutes)
470       {
471           if (movesToGo == 1)
472           {
473               MaxSearchTime = myTime / 2;
474               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
475           }
476           else
477           {
478               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
479               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
480           }
481       }
482
483       if (get_option_value_bool("Ponder"))
484       {
485           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
486           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
487       }
488   }
489
490   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
491   // heavy time pressure.
492   if (MaxNodes)
493       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
494   else if (myTime && myTime < 1000)
495       NodesBetweenPolls = 1000;
496   else if (myTime && myTime < 5000)
497       NodesBetweenPolls = 5000;
498   else
499       NodesBetweenPolls = 30000;
500
501   // Write search information to log file
502   if (UseLogFile)
503       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
504               << "infinite: "  << infinite
505               << " ponder: "   << ponder
506               << " time: "     << myTime
507               << " increment: " << myIncrement
508               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
509
510   // LSN filtering. Used only for developing purposes, disabled by default
511   if (   UseLSNFiltering
512       && loseOnTime)
513   {
514       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
515        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
516            /* wait here */;
517   }
518
519   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
520   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
521
522   if (UseLSNFiltering)
523   {
524       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
525       // decide to lose on time.
526       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
527           && myTime < LSNTime
528           && myIncrement == 0
529           && movesToGo == 0
530           && v < -LSNValue)
531       {
532           loseOnTime = true;
533       }
534       else if (loseOnTime)
535       {
536           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
537           loseOnTime = false;
538       }
539   }
540
541   if (UseLogFile)
542       LogFile.close();
543
544   TM.put_threads_to_sleep();
545
546   return !Quit;
547 }
548
549
550 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
551
552 void init_search() {
553
554   // Init our reduction lookup tables
555   for (int i = 1; i < 64; i++) // i == depth (OnePly = 1)
556       for (int j = 1; j < 64; j++) // j == moveNumber
557       {
558           double    pvRed = log(double(i)) * log(double(j)) / 3.0;
559           double nonPVRed = log(double(i)) * log(double(j)) / 1.5;
560           ReductionMatrix[PV][i][j]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
561           ReductionMatrix[NonPV][i][j] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
562       }
563
564   // Init futility margins array
565   for (int i = 0; i < 16; i++) // i == depth (OnePly = 2)
566       for (int j = 0; j < 64; j++) // j == moveNumber
567       {
568           // FIXME: test using log instead of BSR
569           FutilityMarginsMatrix[i][j] = (i < 2 ? 0 : 112 * bitScanReverse32(i * i / 2)) - 8 * j + 45;
570       }
571
572   // Init futility move count array
573   for (int i = 0; i < 32; i++) // i == depth (OnePly = 2)
574       FutilityMoveCountArray[i] = 3 + (1 << (3 * i / 8));
575 }
576
577
578 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
579 // new search from the root.
580 void SearchStack::init(int ply) {
581
582   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
583   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
584   reduction = Depth(0);
585   eval = VALUE_NONE;
586 }
587
588 void SearchStack::initKillers() {
589
590   mateKiller = MOVE_NONE;
591   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
592       killers[i] = MOVE_NONE;
593 }
594
595 namespace {
596
597   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
598   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
599   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
600   // reached.
601
602   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
603
604     Position p(pos);
605     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
606     Move EasyMove = MOVE_NONE;
607     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
608
609     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
610     RootMoveList rml(p, searchMoves);
611
612     // Handle special case of searching on a mate/stale position
613     if (rml.move_count() == 0)
614     {
615         if (PonderSearch)
616             wait_for_stop_or_ponderhit();
617
618         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
619     }
620
621     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
622     // so to output information also for iteration 1.
623     cout << "info depth " << 1
624          << "\ninfo depth " << 1
625          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
626          << " time " << current_search_time()
627          << " nodes " << TM.nodes_searched()
628          << " nps " << nps()
629          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
630
631     // Initialize
632     TT.new_search();
633     H.clear();
634     init_ss_array(ss);
635     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
636     Iteration = 1;
637
638     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
639     if (   rml.move_count() == 1
640         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
641         EasyMove = rml.get_move(0);
642
643     // Iterative deepening loop
644     while (Iteration < PLY_MAX)
645     {
646         // Initialize iteration
647         Iteration++;
648         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
649
650         cout << "info depth " << Iteration << endl;
651
652         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
653         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
654         {
655             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
656             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
657
658             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
659             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
660
661             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
662             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
663         }
664
665         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
666         value = root_search(p, ss, rml, &alpha, &beta);
667
668         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
669         // been overwritten during the search.
670         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
671
672         if (AbortSearch)
673             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
674
675         //Save info about search result
676         ValueByIteration[Iteration] = value;
677
678         // Drop the easy move if differs from the new best move
679         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
680             EasyMove = MOVE_NONE;
681
682         if (UseTimeManagement)
683         {
684             // Time to stop?
685             bool stopSearch = false;
686
687             // Stop search early if there is only a single legal move,
688             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
689             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
690                 stopSearch = true;
691
692             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
693             if (  Iteration >= 6
694                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
695                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
696                 stopSearch = true;
697
698             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
699             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
700             if (   Iteration >= 8
701                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
702                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
703                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
704                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
705                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
706                 stopSearch = true;
707
708             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
709             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
710                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
711                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
712
713             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
714             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
715             // move at the next iteration anyway.
716             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
717                 stopSearch = true;
718
719             if (stopSearch)
720             {
721                 if (PonderSearch)
722                     StopOnPonderhit = true;
723                 else
724                     break;
725             }
726         }
727
728         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
729             break;
730     }
731
732     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
733     // best move before we are told to do so.
734     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
735         wait_for_stop_or_ponderhit();
736     else
737         // Print final search statistics
738         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
739              << " nps " << nps()
740              << " time " << current_search_time()
741              << " hashfull " << TT.full() << endl;
742
743     // Print the best move and the ponder move to the standard output
744     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
745     {
746         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
747         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
748     }
749
750     assert(ss[0].pv[0] != MOVE_NONE);
751
752     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
753
754     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
755         cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
756
757     cout << endl;
758
759     if (UseLogFile)
760     {
761         if (dbg_show_mean)
762             dbg_print_mean(LogFile);
763
764         if (dbg_show_hit_rate)
765             dbg_print_hit_rate(LogFile);
766
767         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
768                 << "\nNodes/second: " << nps()
769                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]);
770
771         StateInfo st;
772         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
773         LogFile << "\nPonder move: "
774                 << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
775                 << endl;
776     }
777     return rml.get_move_score(0);
778   }
779
780
781   // root_search() is the function which searches the root node. It is
782   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
783   // scheme, prints some information to the standard output and handles
784   // the fail low/high loops.
785
786   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
787
788     EvalInfo ei;
789     StateInfo st;
790     CheckInfo ci(pos);
791     int64_t nodes;
792     Move move;
793     Depth depth, ext, newDepth;
794     Value value, alpha, beta;
795     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
796     int researchCountFH, researchCountFL;
797
798     researchCountFH = researchCountFL = 0;
799     alpha = *alphaPtr;
800     beta = *betaPtr;
801     isCheck = pos.is_check();
802
803     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, but I can see no good reason for this, FIXME)
804     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root, because we do not initialize root node)
805     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
806     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
807
808     // Step 5. Evaluate the position statically
809     // At root we do this only to get reference value for child nodes
810     if (!isCheck)
811         ss[0].eval = evaluate(pos, ei, 0);
812     else
813         ss[0].eval = VALUE_NONE; // HACK because we do not initialize root node
814
815     // Step 6. Razoring (omitted at root)
816     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
817     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
818     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
819
820     // Step extra. Fail low loop
821     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
822     // with bigger window until we are not failing low anymore.
823     while (1)
824     {
825         // Sort the moves before to (re)search
826         rml.sort();
827
828         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
829         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
830         {
831             // This is used by time management
832             FirstRootMove = (i == 0);
833
834             // Save the current node count before the move is searched
835             nodes = TM.nodes_searched();
836
837             // Reset beta cut-off counters
838             TM.resetBetaCounters();
839
840             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
841             // the standard output.
842             move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
843
844             if (current_search_time() >= 1000)
845                 cout << "info currmove " << move
846                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
847
848             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
849             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
850
851             // Step 11. Decide the new search depth
852             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
853             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
854             newDepth = depth + ext;
855
856             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
857
858             // Step extra. Fail high loop
859             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
860             // high anymore.
861             value = - VALUE_INFINITE;
862
863             while (1)
864             {
865                 // Step 13. Make the move
866                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
867
868                 // Step extra. pv search
869                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
870                 // and for fail high research (value > alpha)
871                 if (i < MultiPV || value > alpha)
872                 {
873                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
874                     if (MultiPV > 1)
875                         alpha = -VALUE_INFINITE;
876
877                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
878                     value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, false, 0);
879                 }
880                 else
881                 {
882                     // Step 14. Reduced search
883                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
884                     bool doFullDepthSearch = true;
885
886                     if (    depth >= 3 * OnePly
887                         && !dangerous
888                         && !captureOrPromotion
889                         && !move_is_castle(move))
890                     {
891                         ss[0].reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
892                         if (ss[0].reduction)
893                         {
894                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
895                             value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss[0].reduction, 1, true, 0);
896                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
897                         }
898                     }
899
900                     // Step 15. Full depth search
901                     if (doFullDepthSearch)
902                     {
903                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
904                         ss[0].reduction = Depth(0);
905                         value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1, true, 0);
906
907                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
908                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
909                         if (value > alpha)
910                             value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, false, 0);
911                     }
912                 }
913
914                 // Step 16. Undo move
915                 pos.undo_move(move);
916
917                 // Can we exit fail high loop ?
918                 if (AbortSearch || value < beta)
919                     break;
920
921                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
922                 // the score before research in case we run out of time while researching.
923                 rml.set_move_score(i, value);
924                 update_pv(ss, 0);
925                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
926                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
927
928                 // Print information to the standard output
929                 print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
930
931                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
932                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
933                 researchCountFH++;
934
935             } // End of fail high loop
936
937             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
938             // was aborted because the user interrupted the search or because we
939             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
940             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
941             // move and/or PV.
942             if (AbortSearch)
943                 break;
944
945             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
946             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
947             int64_t our, their;
948             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
949             rml.set_beta_counters(i, our, their);
950             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
951
952             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
953             assert(value < beta);
954
955             // Step 17. Check for new best move
956             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
957                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
958             else
959             {
960                 // PV move or new best move!
961
962                 // Update PV
963                 rml.set_move_score(i, value);
964                 update_pv(ss, 0);
965                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
966                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
967
968                 if (MultiPV == 1)
969                 {
970                     // We record how often the best move has been changed in each
971                     // iteration. This information is used for time managment: When
972                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
973                     if (i > 0)
974                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
975
976                     // Print information to the standard output
977                     print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
978
979                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
980                     if (value > alpha)
981                         alpha = value;
982                 }
983                 else // MultiPV > 1
984                 {
985                     rml.sort_multipv(i);
986                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
987                     {
988                         cout << "info multipv " << j + 1
989                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
990                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
991                              << " time " << current_search_time()
992                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
993                              << " nps " << nps()
994                              << " pv ";
995
996                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
997                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
998
999                         cout << endl;
1000                     }
1001                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
1002                 }
1003             } // PV move or new best move
1004
1005             assert(alpha >= *alphaPtr);
1006
1007             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
1008
1009             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
1010                 StopOnPonderhit = false;
1011         }
1012
1013         // Can we exit fail low loop ?
1014         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
1015             break;
1016
1017         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1018         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
1019         researchCountFL++;
1020
1021     } // Fail low loop
1022
1023     // Sort the moves before to return
1024     rml.sort();
1025
1026     return alpha;
1027   }
1028
1029
1030   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
1031
1032   template <NodeType PvNode>
1033   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth,
1034                int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1035
1036     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1037     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1038     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1039     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1040     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1041
1042     Move movesSearched[256];
1043     EvalInfo ei;
1044     StateInfo st;
1045     const TTEntry* tte;
1046     Move ttMove, move;
1047     Depth ext, newDepth;
1048     Value bestValue, value, oldAlpha;
1049     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
1050     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1051     bool mateThreat = false;
1052     int moveCount = 0;
1053     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1054     oldAlpha = alpha;
1055
1056     if (depth < OnePly)
1057         return qsearch<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1058
1059     // Step 1. Initialize node and poll
1060     // Polling can abort search.
1061     init_node(ss, ply, threadID);
1062
1063     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1064     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1065         return Value(0);
1066
1067     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1068         return VALUE_DRAW;
1069
1070     // Step 3. Mate distance pruning
1071     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1072     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1073     if (alpha >= beta)
1074         return alpha;
1075
1076     // Step 4. Transposition table lookup
1077
1078     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1079     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1080     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1081
1082     tte = TT.retrieve(posKey);
1083     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1084
1085     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1086     // This is to avoid problems in the following areas:
1087     //
1088     // * Repetition draw detection
1089     // * Fifty move rule detection
1090     // * Searching for a mate
1091     // * Printing of full PV line
1092
1093     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1094     {
1095         // Refresh tte entry to avoid aging
1096         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove);
1097
1098         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1099         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1100     }
1101
1102     // Step 5. Evaluate the position statically
1103     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1104     isCheck = pos.is_check();
1105     if (!isCheck)
1106     {
1107         if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1108             ss[ply].eval = value_from_tt(tte->value(), ply);
1109         else
1110             ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1111
1112         refinedValue = refine_eval(tte, ss[ply].eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1113         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1114     }
1115
1116     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1117     if (   !PvNode
1118         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1119         &&  ttMove == MOVE_NONE
1120         &&  ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1121         &&  depth < RazorDepth
1122         && !isCheck
1123         && !value_is_mate(beta)
1124         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1125     {
1126         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1127         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1128         if (v < rbeta)
1129             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1130             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1131             return v;
1132     }
1133
1134     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1135     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1136     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1137     if (   !PvNode
1138         &&  allowNullmove
1139         &&  depth < RazorDepth
1140         && !isCheck
1141         && !value_is_mate(beta)
1142         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1143         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0))
1144         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1145
1146     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1147     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1148     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1149     // NullMoveMargin under beta.
1150     if (   !PvNode
1151         &&  allowNullmove
1152         &&  depth > OnePly
1153         && !isCheck
1154         && !value_is_mate(beta)
1155         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1156         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0))
1157     {
1158         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1159
1160         // Null move dynamic reduction based on depth
1161         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1162
1163         // Null move dynamic reduction based on value
1164         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1165             R++;
1166
1167         pos.do_null_move(st);
1168
1169         nullValue = -search<NonPV>(pos, ss, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1170
1171         pos.undo_null_move();
1172
1173         if (nullValue >= beta)
1174         {
1175             // Do not return unproven mate scores
1176             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1177                 nullValue = beta;
1178
1179             if (depth < 6 * OnePly)
1180                 return nullValue;
1181
1182             // Do zugzwang verification search
1183             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1184             if (v >= beta)
1185                 return nullValue;
1186         } else {
1187             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1188             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1189             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1190             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1191             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1192             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1193             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1194                 mateThreat = true;
1195
1196             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1197             if (   depth < ThreatDepth
1198                 && ss[ply - 1].reduction
1199                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1200                 return beta - 1;
1201         }
1202     }
1203
1204     // Step 9. Internal iterative deepening
1205     if (   depth >= IIDDepth[PvNode]
1206         && ttMove == MOVE_NONE
1207         && (PvNode || (!isCheck && ss[ply].eval >= beta - IIDMargin)))
1208     {
1209         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1210         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply, false, threadID);
1211         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1212         tte = TT.retrieve(posKey);
1213     }
1214
1215     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1216     if (PvNode)
1217         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1218
1219     // Initialize a MovePicker object for the current position
1220     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply], (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1221     CheckInfo ci(pos);
1222
1223     // Step 10. Loop through moves
1224     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1225     while (   bestValue < beta
1226            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1227            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1228     {
1229       assert(move_is_ok(move));
1230
1231       if (move == excludedMove)
1232           continue;
1233
1234       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1235       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1236       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1237
1238       // Step 11. Decide the new search depth
1239       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1240
1241       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1242       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1243       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1244       if (   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1245           && tte
1246           && move == tte->move()
1247           && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1248           && ext < OnePly
1249           && is_lower_bound(tte->type())
1250           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1251       {
1252           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1253
1254           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1255           {
1256               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1257               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1258
1259               if (v < ttValue - SingularExtensionMargin)
1260                   ext = OnePly;
1261           }
1262       }
1263
1264       newDepth = depth - OnePly + ext;
1265
1266       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1267       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1268
1269       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1270       if (   !PvNode
1271           && !isCheck
1272           && !dangerous
1273           && !captureOrPromotion
1274           && !move_is_castle(move)
1275           &&  move != ttMove)
1276       {
1277           // Move count based pruning
1278           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1279               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1280               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1281               continue;
1282
1283           // Value based pruning
1284           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount); // FIXME We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly
1285           futilityValueScaled =  ss[ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1286                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1287
1288           if (futilityValueScaled < beta)
1289           {
1290               if (futilityValueScaled > bestValue)
1291                   bestValue = futilityValueScaled;
1292               continue;
1293           }
1294       }
1295
1296       // Step 13. Make the move
1297       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1298
1299       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1300       // The first move in list is the expected PV
1301       if (PvNode && moveCount == 1)
1302           value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, false, threadID);
1303       else
1304       {
1305           // Step 14. Reduced search
1306           // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1307           bool doFullDepthSearch = true;
1308
1309           if (    depth >= 3 * OnePly
1310               && !dangerous
1311               && !captureOrPromotion
1312               && !move_is_castle(move)
1313               && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1314           {
1315               ss[ply].reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1316               if (ss[ply].reduction)
1317               {
1318                   value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1319                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1320               }
1321           }
1322
1323           // Step 15. Full depth search
1324           if (doFullDepthSearch)
1325           {
1326               ss[ply].reduction = Depth(0);
1327               value = -search<NonPV>(pos, ss, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1328
1329               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1330               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1331               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1332               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1333                   value = -search<PV>(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, false, threadID);
1334           }
1335       }
1336
1337       // Step 16. Undo move
1338       pos.undo_move(move);
1339
1340       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1341
1342       // Step 17. Check for new best move
1343       if (value > bestValue)
1344       {
1345           bestValue = value;
1346           if (value > alpha)
1347           {
1348               if (PvNode && value < beta) // This guarantees that always: alpha < beta
1349                   alpha = value;
1350
1351               update_pv(ss, ply);
1352               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1353                   ss[ply].mateKiller = move;
1354           }
1355       }
1356
1357       // Step 18. Check for split
1358       if (   TM.active_threads() > 1
1359           && bestValue < beta
1360           && depth >= MinimumSplitDepth
1361           && Iteration <= 99
1362           && TM.available_thread_exists(threadID)
1363           && !AbortSearch
1364           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1365           && TM.split<false>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue,
1366                       depth, mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, PvNode))
1367           break;
1368
1369       // Uncomment to debug sp_search() in single thread mode
1370       /*
1371       if (   bestValue < beta
1372           && depth >= 4
1373           && Iteration <= 99
1374           && !AbortSearch
1375           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1376           && TM.split<true>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue,
1377                       depth, mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, PvNode))
1378           break;
1379       */
1380     }
1381
1382     // Step 19. Check for mate and stalemate
1383     // All legal moves have been searched and if there are
1384     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1385     // If one move was excluded return fail low score.
1386     if (!moveCount)
1387         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1388
1389     // Step 20. Update tables
1390     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1391     // history counters, and killer moves.
1392     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1393         return bestValue;
1394
1395     if (bestValue <= oldAlpha)
1396         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1397
1398     else if (bestValue >= beta)
1399     {
1400         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1401         move = ss[ply].pv[ply];
1402         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1403         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1404         {
1405             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1406             update_killers(move, ss[ply]);
1407         }
1408     }
1409     else
1410         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1411
1412     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1413
1414     return bestValue;
1415   }
1416
1417
1418   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1419   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1420   // less than OnePly).
1421
1422   template <NodeType PvNode>
1423   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1424                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1425
1426     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1427     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1428     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1429     assert(depth <= 0);
1430     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1431     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1432
1433     EvalInfo ei;
1434     StateInfo st;
1435     Move ttMove, move;
1436     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1437     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1438     const TTEntry* tte = NULL;
1439     int moveCount = 0;
1440     Value oldAlpha = alpha;
1441
1442     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1443     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1444     init_node(ss, ply, threadID);
1445
1446     // After init_node() that calls poll()
1447     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1448         return Value(0);
1449
1450     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1451         return VALUE_DRAW;
1452
1453     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1454     // pruning, but only for move ordering.
1455     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1456     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1457
1458     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1459     {
1460         assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1461
1462         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1463         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1464     }
1465
1466     isCheck = pos.is_check();
1467
1468     // Evaluate the position statically
1469     if (isCheck)
1470         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1471     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1472         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1473     else
1474         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1475
1476     if (!isCheck)
1477     {
1478         ss[ply].eval = staticValue;
1479         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1480     }
1481
1482     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1483     // at least beta.
1484     bestValue = staticValue;
1485
1486     if (bestValue >= beta)
1487     {
1488         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1489         if (!isCheck && !tte && ei.kingDanger[pos.side_to_move()] == 0)
1490             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1491
1492         return bestValue;
1493     }
1494
1495     if (bestValue > alpha)
1496         alpha = bestValue;
1497
1498     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1499     bool deepChecks = (depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1500
1501     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1502     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1503     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1504     // and we are near beta) will be generated.
1505     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1506     CheckInfo ci(pos);
1507     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1508     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1509
1510     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1511     while (   alpha < beta
1512            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1513     {
1514       assert(move_is_ok(move));
1515
1516       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1517
1518       // Update current move
1519       moveCount++;
1520       ss[ply].currentMove = move;
1521
1522       // Futility pruning
1523       if (   !PvNode
1524           &&  enoughMaterial
1525           && !isCheck
1526           && !moveIsCheck
1527           &&  move != ttMove
1528           && !move_is_promotion(move)
1529           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1530       {
1531           futilityValue =  futilityBase
1532                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1533                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1534
1535           if (futilityValue < alpha)
1536           {
1537               if (futilityValue > bestValue)
1538                   bestValue = futilityValue;
1539               continue;
1540           }
1541       }
1542
1543       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1544       evasionPrunable =   isCheck
1545                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1546                        && !pos.move_is_capture(move)
1547                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1548                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1549
1550       // Don't search moves with negative SEE values
1551       if (   !PvNode
1552           && (!isCheck || evasionPrunable)
1553           &&  move != ttMove
1554           && !move_is_promotion(move)
1555           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1556           continue;
1557
1558       // Make and search the move
1559       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1560       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1561       pos.undo_move(move);
1562
1563       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1564
1565       // New best move?
1566       if (value > bestValue)
1567       {
1568           bestValue = value;
1569           if (value > alpha)
1570           {
1571               alpha = value;
1572               update_pv(ss, ply);
1573           }
1574        }
1575     }
1576
1577     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1578     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1579     if (!moveCount && isCheck) // Mate!
1580         return value_mated_in(ply);
1581
1582     // Update transposition table
1583     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1584     if (bestValue <= oldAlpha)
1585     {
1586         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1587         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1588         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.kingDanger[pos.side_to_move()] ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1589         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1590     }
1591     else if (bestValue >= beta)
1592     {
1593         move = ss[ply].pv[ply];
1594         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1595
1596         // Update killers only for good checking moves
1597         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1598             update_killers(move, ss[ply]);
1599     }
1600     else
1601         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss[ply].pv[ply]);
1602
1603     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1604
1605     return bestValue;
1606   }
1607
1608
1609   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1610   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1611   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1612   // table, done a null move search, and searched the first move before
1613   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1614   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1615   // care of after we return from the split point.
1616
1617   template <NodeType PvNode>
1618   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1619
1620     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1621
1622     StateInfo st;
1623     Move move;
1624     Depth ext, newDepth;
1625     Value value;
1626     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1627     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1628     int moveCount;
1629     value = -VALUE_INFINITE;
1630
1631     Position pos(*sp->pos);
1632     CheckInfo ci(pos);
1633     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1634     isCheck = pos.is_check();
1635
1636     // Step 10. Loop through moves
1637     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1638     lock_grab(&(sp->lock));
1639
1640     while (    sp->bestValue < sp->beta
1641            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1642            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1643     {
1644       moveCount = ++sp->moves;
1645       lock_release(&(sp->lock));
1646
1647       assert(move_is_ok(move));
1648
1649       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1650       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1651
1652       // Step 11. Decide the new search depth
1653       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1654       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1655
1656       // Update current move
1657       ss[sp->ply].currentMove = move;
1658
1659       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1660       if (   !PvNode
1661           && !isCheck
1662           && !dangerous
1663           && !captureOrPromotion
1664           && !move_is_castle(move))
1665       {
1666           // Move count based pruning
1667           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1668               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
1669               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1670           {
1671               lock_grab(&(sp->lock));
1672               continue;
1673           }
1674
1675           // Value based pruning
1676           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1677           futilityValueScaled =  ss[sp->ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1678                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1679
1680           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1681           {
1682               lock_grab(&(sp->lock));
1683
1684               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1685                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1686               continue;
1687           }
1688       }
1689
1690       // Step 13. Make the move
1691       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1692
1693       // Step 14. Reduced search
1694       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1695       bool doFullDepthSearch = true;
1696
1697       if (   !dangerous
1698           && !captureOrPromotion
1699           && !move_is_castle(move)
1700           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1701       {
1702           ss[sp->ply].reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1703           if (ss[sp->ply].reduction)
1704           {
1705               Value localAlpha = sp->alpha;
1706               value = -search<NonPV>(pos, ss, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1707               doFullDepthSearch = (value > localAlpha && !TM.thread_should_stop(threadID));
1708           }
1709       }
1710
1711       // Step 15. Full depth search
1712       if (doFullDepthSearch)
1713       {
1714           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1715           Value localAlpha = sp->alpha;
1716           value = -search<NonPV>(pos, ss, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1717
1718           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID))
1719               value = -search<PV>(pos, ss, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, false, threadID);
1720       }
1721
1722       // Step 16. Undo move
1723       pos.undo_move(move);
1724
1725       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1726
1727       // Step 17. Check for new best move
1728       lock_grab(&(sp->lock));
1729
1730       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1731       {
1732           sp->bestValue = value;
1733
1734           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1735           {
1736               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1737                   sp->stopRequest = true;
1738
1739               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1740                   sp->alpha = value;
1741
1742               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1743
1744               if (PvNode && value == value_mate_in(sp->ply + 1))
1745                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
1746           }
1747       }
1748     }
1749
1750     /* Here we have the lock still grabbed */
1751
1752     sp->slaves[threadID] = 0;
1753     sp->cpus--;
1754
1755     lock_release(&(sp->lock));
1756   }
1757
1758   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
1759   // (search() qsearch(), and so on) and initializes the
1760   // search stack object corresponding to the current node. Once every
1761   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
1762   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
1763
1764   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
1765
1766     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1767     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1768
1769     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1770
1771     if (threadID == 0)
1772     {
1773         NodesSincePoll++;
1774         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
1775         {
1776             poll();
1777             NodesSincePoll = 0;
1778         }
1779     }
1780     ss[ply].init(ply);
1781     ss[ply + 2].initKillers();
1782
1783
1784   }
1785
1786   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
1787   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
1788   // current node.
1789
1790   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
1791
1792     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1793
1794     int p;
1795
1796     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
1797
1798     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1799         ss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
1800
1801     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
1802   }
1803
1804
1805   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
1806   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
1807   // the PV at the parent node.
1808
1809   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
1810
1811     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1812
1813     int p;
1814
1815     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
1816
1817     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1818         ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
1819
1820     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
1821   }
1822
1823
1824   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1825   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1826   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1827   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1828   // second move is assumed to be a move from the current position.
1829
1830   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1831
1832     Square f1, t1, f2, t2;
1833     Piece p;
1834
1835     assert(move_is_ok(m1));
1836     assert(move_is_ok(m2));
1837
1838     if (m2 == MOVE_NONE)
1839         return false;
1840
1841     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1842     f2 = move_from(m2);
1843     t1 = move_to(m1);
1844     if (f2 == t1)
1845         return true;
1846
1847     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1848     t2 = move_to(m2);
1849     f1 = move_from(m1);
1850     if (t2 == f1)
1851         return true;
1852
1853     // Case 3: Moving through the vacated square
1854     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1855         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1856       return true;
1857
1858     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1859     p = pos.piece_on(t1);
1860     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1861         return true;
1862
1863     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1864     if (    piece_is_slider(p)
1865         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1866         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1867     {
1868         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1869         // move is the opposite of the checking piece.
1870         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1871         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1872
1873         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1874             return true;
1875     }
1876     return false;
1877   }
1878
1879
1880   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
1881   // eventually compensated for the ply.
1882
1883   bool value_is_mate(Value value) {
1884
1885     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1886
1887     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1888           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1889   }
1890
1891
1892   // move_is_killer() checks if the given move is among the
1893   // killer moves of that ply.
1894
1895   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
1896
1897       const Move* k = ss.killers;
1898       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
1899           if (*k == m)
1900               return true;
1901
1902       return false;
1903   }
1904
1905
1906   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1907   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1908   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1909   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1910   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1911   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1912   template <NodeType PvNode>
1913   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1914                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1915
1916     assert(m != MOVE_NONE);
1917
1918     Depth result = Depth(0);
1919     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1920
1921     if (*dangerous)
1922     {
1923         if (moveIsCheck)
1924             result += CheckExtension[PvNode];
1925
1926         if (singleEvasion)
1927             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1928
1929         if (mateThreat)
1930             result += MateThreatExtension[PvNode];
1931     }
1932
1933     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1934     {
1935         Color c = pos.side_to_move();
1936         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1937         {
1938             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1939             *dangerous = true;
1940         }
1941         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1942         {
1943             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1944             *dangerous = true;
1945         }
1946     }
1947
1948     if (   captureOrPromotion
1949         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1950         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1951             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1952         && !move_is_promotion(m)
1953         && !move_is_ep(m))
1954     {
1955         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1956         *dangerous = true;
1957     }
1958
1959     if (   PvNode
1960         && captureOrPromotion
1961         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1962         && pos.see_sign(m) >= 0)
1963     {
1964         result += OnePly/2;
1965         *dangerous = true;
1966     }
1967
1968     return Min(result, OnePly);
1969   }
1970
1971
1972   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
1973   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
1974   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
1975   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
1976   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
1977   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
1978   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
1979
1980   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
1981
1982     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
1983   }
1984
1985
1986   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
1987   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
1988   // candidates for pruning.
1989
1990   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1991
1992     assert(move_is_ok(m));
1993     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
1994     assert(!pos.move_is_check(m));
1995     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1996     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1997
1998     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1999
2000     // Prune if there isn't any threat move
2001     if (threat == MOVE_NONE)
2002         return true;
2003
2004     mfrom = move_from(m);
2005     mto = move_to(m);
2006     tfrom = move_from(threat);
2007     tto = move_to(threat);
2008
2009     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2010     if (mfrom == tto)
2011         return false;
2012
2013     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2014     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2015     if (   pos.move_is_capture(threat)
2016         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2017             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2018         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2019         return false;
2020
2021     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2022     // prune safe moves which block its ray.
2023     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2024         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2025         && pos.see_sign(m) >= 0)
2026         return false;
2027
2028     return true;
2029   }
2030
2031
2032   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2033   // can be used at a given point in search.
2034
2035   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2036
2037     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2038
2039     return   (   tte->depth() >= depth
2040               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2041               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2042
2043           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2044               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2045   }
2046
2047
2048   // refine_eval() returns the transposition table score if
2049   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2050
2051   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2052
2053       if (!tte)
2054           return defaultEval;
2055
2056       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2057
2058       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2059           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2060           return v;
2061
2062       return defaultEval;
2063   }
2064
2065
2066   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2067   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2068
2069   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2070                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2071
2072     Move m;
2073
2074     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2075
2076     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2077     {
2078         m = movesSearched[i];
2079
2080         assert(m != move);
2081
2082         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2083             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2084     }
2085   }
2086
2087
2088   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2089   // among the killer moves of that ply.
2090
2091   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2092
2093     if (m == ss.killers[0])
2094         return;
2095
2096     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2097         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2098
2099     ss.killers[0] = m;
2100   }
2101
2102
2103   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2104   // the static position evaluation before and after the move.
2105
2106   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2107
2108     if (   m != MOVE_NULL
2109         && before != VALUE_NONE
2110         && after != VALUE_NONE
2111         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2112         && !move_is_castle(m)
2113         && !move_is_promotion(m))
2114         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2115   }
2116
2117
2118   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2119   // since the beginning of the current search.
2120
2121   int current_search_time() {
2122
2123     return get_system_time() - SearchStartTime;
2124   }
2125
2126
2127   // nps() computes the current nodes/second count.
2128
2129   int nps() {
2130
2131     int t = current_search_time();
2132     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2133   }
2134
2135
2136   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2137   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2138   // search.
2139
2140   void poll() {
2141
2142     static int lastInfoTime;
2143     int t = current_search_time();
2144
2145     //  Poll for input
2146     if (Bioskey())
2147     {
2148         // We are line oriented, don't read single chars
2149         std::string command;
2150
2151         if (!std::getline(std::cin, command))
2152             command = "quit";
2153
2154         if (command == "quit")
2155         {
2156             AbortSearch = true;
2157             PonderSearch = false;
2158             Quit = true;
2159             return;
2160         }
2161         else if (command == "stop")
2162         {
2163             AbortSearch = true;
2164             PonderSearch = false;
2165         }
2166         else if (command == "ponderhit")
2167             ponderhit();
2168     }
2169
2170     // Print search information
2171     if (t < 1000)
2172         lastInfoTime = 0;
2173
2174     else if (lastInfoTime > t)
2175         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2176         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2177         lastInfoTime = 0;
2178
2179     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2180     {
2181         lastInfoTime = t;
2182
2183         if (dbg_show_mean)
2184             dbg_print_mean();
2185
2186         if (dbg_show_hit_rate)
2187             dbg_print_hit_rate();
2188
2189         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2190              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2191     }
2192
2193     // Should we stop the search?
2194     if (PonderSearch)
2195         return;
2196
2197     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2198                            && !AspirationFailLow
2199                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2200
2201     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2202                      || stillAtFirstMove;
2203
2204     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2205         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2206         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2207         AbortSearch = true;
2208   }
2209
2210
2211   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2212   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2213   // it correctly predicted the opponent's move.
2214
2215   void ponderhit() {
2216
2217     int t = current_search_time();
2218     PonderSearch = false;
2219
2220     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2221                            && !AspirationFailLow
2222                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2223
2224     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2225                      || stillAtFirstMove;
2226
2227     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2228         AbortSearch = true;
2229   }
2230
2231
2232   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2233
2234   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2235
2236     for (int i = 0; i < 3; i++)
2237     {
2238         ss[i].init(i);
2239         ss[i].initKillers();
2240     }
2241   }
2242
2243
2244   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2245   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2246   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2247   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2248   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2249   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2250
2251   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2252
2253     std::string command;
2254
2255     while (true)
2256     {
2257         if (!std::getline(std::cin, command))
2258             command = "quit";
2259
2260         if (command == "quit")
2261         {
2262             Quit = true;
2263             break;
2264         }
2265         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2266             break;
2267     }
2268   }
2269
2270
2271   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2272   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2273
2274   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2275
2276     cout << "info depth " << Iteration
2277          << " score " << value_to_string(value)
2278          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
2279             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
2280          << " time "  << current_search_time()
2281          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2282          << " nps "   << nps()
2283          << " pv ";
2284
2285     for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
2286         cout << ss[0].pv[j] << " ";
2287
2288     cout << endl;
2289
2290     if (UseLogFile)
2291     {
2292         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
2293             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
2294
2295         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2296                              TM.nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
2297     }
2298   }
2299
2300
2301   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2302   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2303   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2304   // threads and one for Windows threads.
2305
2306 #if !defined(_MSC_VER)
2307
2308   void* init_thread(void *threadID) {
2309
2310     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2311     return NULL;
2312   }
2313
2314 #else
2315
2316   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2317
2318     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2319     return 0;
2320   }
2321
2322 #endif
2323
2324
2325   /// The ThreadsManager class
2326
2327   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2328   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2329   // counters used to sort the moves at root.
2330
2331   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2332
2333     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2334         threads[i].nodes = 0ULL;
2335   }
2336
2337   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2338
2339     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2340         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2341   }
2342
2343   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2344
2345     int64_t result = 0ULL;
2346     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2347         result += threads[i].nodes;
2348
2349     return result;
2350   }
2351
2352   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2353
2354     our = their = 0UL;
2355     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2356     {
2357         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2358         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2359     }
2360   }
2361
2362
2363   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2364   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2365   // object for which the current thread is the master.
2366
2367   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2368
2369     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2370
2371     while (true)
2372     {
2373         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2374         // master should exit as last one.
2375         if (AllThreadsShouldExit)
2376         {
2377             assert(!sp);
2378             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2379             return;
2380         }
2381
2382         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2383         // instead of wasting CPU time polling for work.
2384         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2385         {
2386             assert(!sp);
2387             assert(threadID != 0);
2388             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2389
2390 #if !defined(_MSC_VER)
2391             lock_grab(&WaitLock);
2392             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2393                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2394             lock_release(&WaitLock);
2395 #else
2396             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2397 #endif
2398         }
2399
2400         // If thread has just woken up, mark it as available
2401         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2402             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2403
2404         // If this thread has been assigned work, launch a search
2405         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2406         {
2407             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2408
2409             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2410
2411             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2412                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2413             else
2414                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2415
2416             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2417
2418             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2419         }
2420
2421         // If this thread is the master of a split point and all threads have
2422         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2423         if (sp && sp->cpus == 0)
2424         {
2425             // Because sp->cpus is decremented under lock protection,
2426             // be sure sp->lock has been released before to proceed.
2427             lock_grab(&(sp->lock));
2428             lock_release(&(sp->lock));
2429
2430             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2431
2432             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2433             return;
2434         }
2435     }
2436   }
2437
2438
2439   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2440   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2441   // objects.
2442
2443   void ThreadsManager::init_threads() {
2444
2445     volatile int i;
2446     bool ok;
2447
2448 #if !defined(_MSC_VER)
2449     pthread_t pthread[1];
2450 #endif
2451
2452     // Initialize global locks
2453     lock_init(&MPLock, NULL);
2454     lock_init(&WaitLock, NULL);
2455
2456 #if !defined(_MSC_VER)
2457     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2458 #else
2459     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2460         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2461 #endif
2462
2463     // Initialize SplitPointStack locks
2464     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2465         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2466         {
2467             SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2468             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2469         }
2470
2471     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2472     AllThreadsShouldExit = false;
2473
2474     // Threads will be put to sleep as soon as created
2475     AllThreadsShouldSleep = true;
2476
2477     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2478     ActiveThreads = 1;
2479     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2480     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2481         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2482
2483     // Launch the helper threads
2484     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2485     {
2486
2487 #if !defined(_MSC_VER)
2488         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2489 #else
2490         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2491 #endif
2492
2493         if (!ok)
2494         {
2495             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2496             Application::exit_with_failure();
2497         }
2498
2499         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2500         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2501     }
2502   }
2503
2504
2505   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2506   // helper threads exit cleanly.
2507
2508   void ThreadsManager::exit_threads() {
2509
2510     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2511     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2512     wake_sleeping_threads();
2513
2514     // This makes the threads to exit idle_loop()
2515     AllThreadsShouldExit = true;
2516
2517     // Wait for thread termination
2518     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2519         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED);
2520
2521     // Now we can safely destroy the locks
2522     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2523         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2524             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2525
2526     lock_destroy(&WaitLock);
2527     lock_destroy(&MPLock);
2528   }
2529
2530
2531   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2532   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2533   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2534
2535   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2536
2537     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2538
2539     SplitPoint* sp;
2540
2541     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2542     return sp != NULL;
2543   }
2544
2545
2546   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2547   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2548   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2549   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2550   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2551   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2552   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2553
2554   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2555
2556     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2557     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2558     assert(ActiveThreads > 1);
2559
2560     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2561         return false;
2562
2563     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2564     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2565
2566     if (localActiveSplitPoints == 0)
2567         // No active split points means that the thread is available as
2568         // a slave for any other thread.
2569         return true;
2570
2571     if (ActiveThreads == 2)
2572         return true;
2573
2574     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2575     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2576     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2577     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2578         return true;
2579
2580     return false;
2581   }
2582
2583
2584   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2585   // a slave for the thread with threadID "master".
2586
2587   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2588
2589     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2590     assert(ActiveThreads > 1);
2591
2592     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2593         if (thread_is_available(i, master))
2594             return true;
2595
2596     return false;
2597   }
2598
2599
2600   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2601   // several threads at PV nodes. If it does not succeed in splitting the
2602   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2603   // split point objects), the function immediately returns false. If
2604   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2605   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2606   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2607   // helper threads that they have been assigned work. This will cause them
2608   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv(). When all
2609   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2610   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2611
2612   template <bool Fake>
2613   bool ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
2614              Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
2615              Depth depth, bool mateThreat, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2616
2617     assert(p.is_ok());
2618     assert(sstck != NULL);
2619     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2620     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2621     assert(*bestValue <= *alpha);
2622     assert(*alpha < beta);
2623     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2624     assert(depth > Depth(0));
2625     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2626     assert(Fake || ActiveThreads > 1);
2627
2628     SplitPoint* splitPoint;
2629
2630     lock_grab(&MPLock);
2631
2632     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2633     // active split points, don't split.
2634     if (   (!Fake && !available_thread_exists(master))
2635         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2636     {
2637         lock_release(&MPLock);
2638         return false;
2639     }
2640
2641     // Pick the next available split point object from the split point stack
2642     splitPoint = &SplitPointStack[master][threads[master].activeSplitPoints];
2643
2644     // Initialize the split point object
2645     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2646     splitPoint->stopRequest = false;
2647     splitPoint->ply = ply;
2648     splitPoint->depth = depth;
2649     splitPoint->mateThreat = mateThreat;
2650     splitPoint->alpha = *alpha;
2651     splitPoint->beta = beta;
2652     splitPoint->pvNode = pvNode;
2653     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2654     splitPoint->master = master;
2655     splitPoint->mp = mp;
2656     splitPoint->moves = *moves;
2657     splitPoint->cpus = 1;
2658     splitPoint->pos = &p;
2659     splitPoint->parentSstack = sstck;
2660     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2661         splitPoint->slaves[i] = 0;
2662
2663     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2664     threads[master].activeSplitPoints++;
2665
2666     // If we are here it means we are not available
2667     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2668
2669     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2670     for (int i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2671         if (!Fake && thread_is_available(i, master))
2672         {
2673             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2674             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2675             splitPoint->slaves[i] = 1;
2676             splitPoint->cpus++;
2677         }
2678
2679     assert(Fake || splitPoint->cpus > 1);
2680
2681     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2682     lock_release(&MPLock);
2683
2684     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2685     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2686     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2687         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2688         {
2689             memcpy(splitPoint->sstack[i] + ply - 1, sstck + ply - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2690
2691             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2692
2693             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2694         }
2695
2696     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2697     // which it will instantly launch a search, because its state is
2698     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2699     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2700     // loop when all threads have finished their work at this split point
2701     // (i.e. when splitPoint->cpus == 0).
2702     idle_loop(master, splitPoint);
2703
2704     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2705     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2706     lock_grab(&MPLock);
2707
2708     *alpha = splitPoint->alpha;
2709     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2710     threads[master].activeSplitPoints--;
2711     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2712
2713     lock_release(&MPLock);
2714     return true;
2715   }
2716
2717
2718   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2719   // to start a new search from the root.
2720
2721   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2722
2723     assert(AllThreadsShouldSleep);
2724     assert(ActiveThreads > 0);
2725
2726     AllThreadsShouldSleep = false;
2727
2728     if (ActiveThreads == 1)
2729         return;
2730
2731 #if !defined(_MSC_VER)
2732     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2733     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2734     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2735 #else
2736     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2737         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2738 #endif
2739
2740   }
2741
2742
2743   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2744   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2745   // finished the job and should be idle.
2746
2747   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2748
2749     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2750
2751     // This makes the threads to go to sleep
2752     AllThreadsShouldSleep = true;
2753   }
2754
2755   /// The RootMoveList class
2756
2757   // RootMoveList c'tor
2758
2759   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2760
2761     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2762     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2763     StateInfo st;
2764     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2765
2766     // Generate all legal moves
2767     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2768
2769     // Add each move to the moves[] array
2770     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2771     {
2772         bool includeMove = includeAllMoves;
2773
2774         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2775             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2776
2777         if (!includeMove)
2778             continue;
2779
2780         // Find a quick score for the move
2781         init_ss_array(ss);
2782         pos.do_move(cur->move, st);
2783         moves[count].move = cur->move;
2784         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
2785         moves[count].pv[0] = cur->move;
2786         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2787         pos.undo_move(cur->move);
2788         count++;
2789     }
2790     sort();
2791   }
2792
2793
2794   // RootMoveList simple methods definitions
2795
2796   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2797
2798     moves[moveNum].nodes = nodes;
2799     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2800   }
2801
2802   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2803
2804     moves[moveNum].ourBeta = our;
2805     moves[moveNum].theirBeta = their;
2806   }
2807
2808   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2809
2810     int j;
2811
2812     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2813         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2814
2815     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2816   }
2817
2818
2819   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2820   // iteration.
2821
2822   void RootMoveList::sort() {
2823
2824     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2825   }
2826
2827
2828   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2829   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2830   // correctly in MultiPV mode.
2831
2832   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2833
2834     int i,j;
2835
2836     for (i = 1; i <= n; i++)
2837     {
2838         RootMove rm = moves[i];
2839         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2840             moves[j] = moves[j - 1];
2841
2842         moves[j] = rm;
2843     }
2844   }
2845
2846 } // namspace