e621d702dc42edd456cf80513ad879f3209efc55
[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 Marco Costalba
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <fstream>
27 #include <iostream>
28 #include <sstream>
29
30 #include "book.h"
31 #include "evaluate.h"
32 #include "history.h"
33 #include "misc.h"
34 #include "movepick.h"
35 #include "san.h"
36 #include "search.h"
37 #include "thread.h"
38 #include "tt.h"
39 #include "ucioption.h"
40
41
42 ////
43 //// Local definitions
44 ////
45
46 namespace {
47
48   /// Types
49
50   // The BetaCounterType class is used to order moves at ply one.
51   // Apart for the first one that has its score, following moves
52   // normally have score -VALUE_INFINITE, so are ordered according
53   // to the number of beta cutoffs occurred under their subtree during
54   // the last iteration.
55
56   struct BetaCounterType {
57
58     BetaCounterType();
59     void clear();
60     void add(Color us, Depth d, int threadID);
61     void read(Color us, int64_t& our, int64_t& their);
62
63     int64_t hits[THREAD_MAX][2];
64   };
65
66
67   // The RootMove class is used for moves at the root at the tree.  For each
68   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
69   // in the case of moves which fail low).
70
71   struct RootMove {
72
73     RootMove();
74     bool operator<(const RootMove&); // used to sort
75
76     Move move;
77     Value score;
78     int64_t nodes, cumulativeNodes;
79     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
80     int64_t ourBeta, theirBeta;
81   };
82
83
84   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
85   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
86
87   class RootMoveList {
88
89   public:
90     RootMoveList(Position &pos, Move searchMoves[]);
91     inline Move get_move(int moveNum) const;
92     inline Value get_move_score(int moveNum) const;
93     inline void set_move_score(int moveNum, Value score);
94     inline void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
95     inline void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
96     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
97     inline Move get_move_pv(int moveNum, int i) const;
98     inline int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const;
99     inline int move_count() const;
100     Move scan_for_easy_move() const;
101     inline void sort();
102     void sort_multipv(int n);
103
104   private:
105     static const int MaxRootMoves = 500;
106     RootMove moves[MaxRootMoves];
107     int count;
108   };
109
110
111   /// Constants and variables
112
113   // Minimum number of full depth (i.e. non-reduced) moves at PV and non-PV
114   // nodes:
115   int LMRPVMoves = 15;
116   int LMRNonPVMoves = 4;
117
118   // Depth limit for use of dynamic threat detection:
119   Depth ThreatDepth = 5*OnePly;
120
121   // Depth limit for selective search:
122   Depth SelectiveDepth = 7*OnePly;
123
124   // Use internal iterative deepening?
125   const bool UseIIDAtPVNodes = true;
126   const bool UseIIDAtNonPVNodes = false;
127
128   // Use null move driven internal iterative deepening?
129   bool UseNullDrivenIID = false;
130
131   // Internal iterative deepening margin.  At Non-PV moves, when
132   // UseIIDAtNonPVNodes is true, we do an internal iterative deepening search
133   // when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
134   const Value IIDMargin = Value(0x100);
135
136   // Easy move margin.  An easy move candidate must be at least this much
137   // better than the second best move.
138   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
139
140   // Problem margin.  If the score of the first move at iteration N+1 has
141   // dropped by more than this since iteration N, the boolean variable
142   // "Problem" is set to true, which will make the program spend some extra
143   // time looking for a better move.
144   const Value ProblemMargin = Value(0x28);
145
146   // No problem margin.  If the boolean "Problem" is true, and a new move
147   // is found at the root which is less than NoProblemMargin worse than the
148   // best move from the previous iteration, Problem is set back to false.
149   const Value NoProblemMargin = Value(0x14);
150
151   // Null move margin.  A null move search will not be done if the approximate
152   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
153   const Value NullMoveMargin = Value(0x300);
154
155   // Pruning criterions.  See the code and comments in ok_to_prune() to
156   // understand their precise meaning.
157   const bool PruneEscapeMoves = false;
158   const bool PruneDefendingMoves = false;
159   const bool PruneBlockingMoves = false;
160
161   // Use futility pruning?
162   bool UseQSearchFutilityPruning = true;
163   bool UseFutilityPruning = true;
164
165   // Margins for futility pruning in the quiescence search, and at frontier
166   // and near frontier nodes
167   Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
168   Value FutilityMargins[6] = { Value(0x100), Value(0x200), Value(0x250),
169                                Value(0x2A0), Value(0x340), Value(0x3A0) };
170
171   // Razoring
172   const bool RazorAtDepthOne = false;
173   Depth RazorDepth = 4*OnePly;
174   Value RazorMargin = Value(0x300);
175
176   // Last seconds noise filtering (LSN)
177   bool UseLSNFiltering = false;
178   bool looseOnTime = false;
179   int LSNTime = 4 * 1000; // In milliseconds
180   Value LSNValue = Value(0x200);
181
182   // Extensions.  Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
183   Depth CheckExtension[2] = {OnePly, OnePly};
184   Depth SingleReplyExtension[2] = {OnePly / 2, OnePly / 2};
185   Depth PawnPushTo7thExtension[2] = {OnePly / 2, OnePly / 2};
186   Depth PassedPawnExtension[2] = {Depth(0), Depth(0)};
187   Depth PawnEndgameExtension[2] = {OnePly, OnePly};
188   Depth MateThreatExtension[2] = {Depth(0), Depth(0)};
189
190   // Search depth at iteration 1
191   const Depth InitialDepth = OnePly /*+ OnePly/2*/;
192
193   // Node counters
194   int NodesSincePoll;
195   int NodesBetweenPolls = 30000;
196
197   // Iteration counters
198   int Iteration;
199   bool LastIterations;
200   BetaCounterType BetaCounter;
201
202   // Scores and number of times the best move changed for each iteration:
203   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
204   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
205
206   // MultiPV mode
207   int MultiPV = 1;
208
209   // Time managment variables
210   int SearchStartTime;
211   int MaxNodes, MaxDepth;
212   int MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime;
213   Move BestRootMove, PonderMove, EasyMove;
214   int RootMoveNumber;
215   bool InfiniteSearch;
216   bool PonderSearch;
217   bool StopOnPonderhit;
218   bool AbortSearch;
219   bool Quit;
220   bool FailHigh;
221   bool Problem;
222   bool PonderingEnabled;
223   int ExactMaxTime;
224
225   // Show current line?
226   bool ShowCurrentLine = false;
227
228   // Log file
229   bool UseLogFile = false;
230   std::ofstream LogFile;
231
232   // MP related variables
233   Depth MinimumSplitDepth = 4*OnePly;
234   int MaxThreadsPerSplitPoint = 4;
235   Thread Threads[THREAD_MAX];
236   Lock MPLock;
237   bool AllThreadsShouldExit = false;
238   const int MaxActiveSplitPoints = 8;
239   SplitPoint SplitPointStack[THREAD_MAX][MaxActiveSplitPoints];
240   bool Idle = true;
241
242 #if !defined(_MSC_VER)
243   pthread_cond_t WaitCond;
244   pthread_mutex_t WaitLock;
245 #else
246   HANDLE SitIdleEvent[THREAD_MAX];
247 #endif
248
249
250   /// Functions
251
252   Value id_loop(const Position &pos, Move searchMoves[]);
253   Value root_search(Position &pos, SearchStack ss[], RootMoveList &rml);
254   Value search_pv(Position &pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
255                   Depth depth, int ply, int threadID);
256   Value search(Position &pos, SearchStack ss[], Value beta,
257                Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID);
258   Value qsearch(Position &pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
259                 Depth depth, int ply, int threadID);
260   void sp_search(SplitPoint *sp, int threadID);
261   void sp_search_pv(SplitPoint *sp, int threadID);
262   void init_search_stack(SearchStack& ss);
263   void init_search_stack(SearchStack ss[]);
264   void init_node(const Position &pos, SearchStack ss[], int ply, int threadID);
265   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
266   void sp_update_pv(SearchStack *pss, SearchStack ss[], int ply);
267   bool connected_moves(const Position &pos, Move m1, Move m2);
268   bool value_is_mate(Value value);
269   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
270   Depth extension(const Position &pos, Move m, bool pvNode, bool capture, bool check, bool singleReply, bool mateThreat, bool* dangerous);
271   bool ok_to_do_nullmove(const Position &pos);
272   bool ok_to_prune(const Position &pos, Move m, Move threat, Depth d);
273   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
274   bool ok_to_history(const Position &pos, Move m);
275   void update_history(const Position& pos, Move m, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
276   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
277
278   bool fail_high_ply_1();
279   int current_search_time();
280   int nps();
281   void poll();
282   void ponderhit();
283   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
284   void wait_for_stop_or_ponderhit();
285
286   void idle_loop(int threadID, SplitPoint *waitSp);
287   void init_split_point_stack();
288   void destroy_split_point_stack();
289   bool thread_should_stop(int threadID);
290   bool thread_is_available(int slave, int master);
291   bool idle_thread_exists(int master);
292   bool split(const Position &pos, SearchStack *ss, int ply,
293              Value *alpha, Value *beta, Value *bestValue, Depth depth,
294              int *moves, MovePicker *mp, Bitboard dcCandidates, int master,
295              bool pvNode);
296   void wake_sleeping_threads();
297
298 #if !defined(_MSC_VER)
299   void *init_thread(void *threadID);
300 #else
301   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
302 #endif
303
304 }
305
306
307 ////
308 //// Global variables
309 ////
310
311 // The main transposition table
312 TranspositionTable TT = TranspositionTable(TTDefaultSize);
313
314
315 // Number of active threads:
316 int ActiveThreads = 1;
317
318 // Locks.  In principle, there is no need for IOLock to be a global variable,
319 // but it could turn out to be useful for debugging.
320 Lock IOLock;
321
322 History H;  // Should be made local?
323
324 // The empty search stack
325 SearchStack EmptySearchStack;
326
327
328 ////
329 //// Functions
330 ////
331
332 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
333 /// the program receives the UCI 'go' command.  It initializes various
334 /// search-related global variables, and calls root_search()
335
336 void think(const Position &pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
337            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
338            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
339
340   // Look for a book move
341   if (!infinite && !ponder && get_option_value_bool("OwnBook"))
342   {
343       Move bookMove;
344       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
345       {
346           OpeningBook.close();
347           OpeningBook.open("book.bin");
348       }
349       bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
350       if (bookMove != MOVE_NONE)
351       {
352           std::cout << "bestmove " << bookMove << std::endl;
353           return;
354       }
355   }
356
357   // Initialize global search variables
358   Idle = false;
359   SearchStartTime = get_system_time();
360   BestRootMove = MOVE_NONE;
361   PonderMove = MOVE_NONE;
362   EasyMove = MOVE_NONE;
363   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
364   {
365       Threads[i].nodes = 0ULL;
366       Threads[i].failHighPly1 = false;
367   }
368   NodesSincePoll = 0;
369   InfiniteSearch = infinite;
370   PonderSearch = ponder;
371   StopOnPonderhit = false;
372   AbortSearch = false;
373   Quit = false;
374   FailHigh = false;
375   Problem = false;
376   ExactMaxTime = maxTime;
377
378   // Read UCI option values
379   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
380   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
381       TT.clear();
382
383   PonderingEnabled = get_option_value_bool("Ponder");
384   MultiPV = get_option_value_int("MultiPV");
385
386   CheckExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
387   CheckExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
388
389   SingleReplyExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Reply Extension (PV nodes)"));
390   SingleReplyExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Reply Extension (non-PV nodes)"));
391
392   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
393   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
394
395   PassedPawnExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
396   PassedPawnExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
397
398   PawnEndgameExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
399   PawnEndgameExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
400
401   MateThreatExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
402   MateThreatExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
403
404   LMRPVMoves     = get_option_value_int("Full Depth Moves (PV nodes)") + 1;
405   LMRNonPVMoves  = get_option_value_int("Full Depth Moves (non-PV nodes)") + 1;
406   ThreatDepth    = get_option_value_int("Threat Depth") * OnePly;
407   SelectiveDepth = get_option_value_int("Selective Plies") * OnePly;
408
409   Chess960 = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
410   ShowCurrentLine = get_option_value_bool("UCI_ShowCurrLine");
411   UseLogFile = get_option_value_bool("Use Search Log");
412   if (UseLogFile)
413       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
414
415   UseNullDrivenIID = get_option_value_bool("Null driven IID");
416   UseQSearchFutilityPruning = get_option_value_bool("Futility Pruning (Quiescence Search)");
417   UseFutilityPruning = get_option_value_bool("Futility Pruning (Main Search)");
418
419   FutilityMarginQS = value_from_centipawns(get_option_value_int("Futility Margin (Quiescence Search)"));
420   int fmScale = get_option_value_int("Futility Margin Scale Factor (Main Search)");
421   for (int i = 0; i < 6; i++)
422       FutilityMargins[i] = (FutilityMargins[i] * fmScale) / 100;
423
424   RazorDepth = (get_option_value_int("Maximum Razoring Depth") + 1) * OnePly;
425   RazorMargin = value_from_centipawns(get_option_value_int("Razoring Margin"));
426
427   UseLSNFiltering = get_option_value_bool("LSN filtering");
428   LSNTime = get_option_value_int("LSN Time Margin (sec)") * 1000;
429   LSNValue = value_from_centipawns(get_option_value_int("LSN Value Margin"));
430
431   MinimumSplitDepth = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
432   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
433
434   read_weights(pos.side_to_move());
435
436   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
437   if (newActiveThreads != ActiveThreads)
438   {
439       ActiveThreads = newActiveThreads;
440       init_eval(ActiveThreads);
441   }
442
443   // Wake up sleeping threads:
444   wake_sleeping_threads();
445
446   for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
447       assert(thread_is_available(i, 0));
448
449   // Set thinking time:
450   int myTime = time[side_to_move];
451   int myIncrement = increment[side_to_move];
452
453   if (!movesToGo) // Sudden death time control
454   {
455       if (myIncrement)
456       {
457           MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
458           AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
459       } else { // Blitz game without increment
460           MaxSearchTime = myTime / 30;
461           AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
462       }
463   }
464   else // (x moves) / (y minutes)
465   {
466       if (movesToGo == 1)
467       {
468           MaxSearchTime = myTime / 2;
469           AbsoluteMaxSearchTime = Min(myTime / 2, myTime - 500);
470       } else {
471           MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
472           AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
473       }
474   }
475
476   if (PonderingEnabled)
477   {
478       MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
479       MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
480   }
481
482   // Fixed depth or fixed number of nodes?
483   MaxDepth = maxDepth;
484   if (MaxDepth)
485       InfiniteSearch = true; // HACK
486
487   MaxNodes = maxNodes;
488   if (MaxNodes)
489   {
490       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
491       InfiniteSearch = true; // HACK
492   }
493   else
494       NodesBetweenPolls = 30000;
495
496
497   // Write information to search log file:
498   if (UseLogFile)
499       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << std::endl
500               << "infinite: " << infinite
501               << " ponder: " << ponder
502               << " time: " << myTime
503               << " increment: " << myIncrement
504               << " moves to go: " << movesToGo << std::endl;
505
506
507   // We're ready to start thinking.  Call the iterative deepening loop
508   // function:
509   if (!looseOnTime)
510   {
511       Value v = id_loop(pos, searchMoves);
512       looseOnTime = (   UseLSNFiltering
513                      && myTime < LSNTime
514                      && myIncrement == 0
515                      && v < -LSNValue);
516   }
517   else
518   {
519       looseOnTime = false; // reset for next match
520       while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
521           ; // wait here
522       id_loop(pos, searchMoves); // to fail gracefully
523   }
524
525   if (UseLogFile)
526       LogFile.close();
527
528   if (Quit)
529   {
530       OpeningBook.close();
531       stop_threads();
532       quit_eval();
533       exit(0);
534   }
535   Idle = true;
536 }
537
538
539 /// init_threads() is called during startup.  It launches all helper threads,
540 /// and initializes the split point stack and the global locks and condition
541 /// objects.
542
543 void init_threads() {
544
545   volatile int i;
546
547 #if !defined(_MSC_VER)
548   pthread_t pthread[1];
549 #endif
550
551   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
552       Threads[i].activeSplitPoints = 0;
553
554   // Initialize global locks:
555   lock_init(&MPLock, NULL);
556   lock_init(&IOLock, NULL);
557
558   init_split_point_stack();
559
560 #if !defined(_MSC_VER)
561   pthread_mutex_init(&WaitLock, NULL);
562   pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
563 #else
564   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
565       SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
566 #endif
567
568   // All threads except the main thread should be initialized to idle state
569   for (i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
570   {
571       Threads[i].stop = false;
572       Threads[i].workIsWaiting = false;
573       Threads[i].idle = true;
574       Threads[i].running = false;
575   }
576
577   // Launch the helper threads
578   for(i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
579   {
580 #if !defined(_MSC_VER)
581       pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i));
582 #else
583       DWORD iID[1];
584       CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, iID);
585 #endif
586
587       // Wait until the thread has finished launching:
588       while (!Threads[i].running);
589   }
590
591   // Init also the empty search stack
592   init_search_stack(EmptySearchStack);
593 }
594
595
596 /// stop_threads() is called when the program exits.  It makes all the
597 /// helper threads exit cleanly.
598
599 void stop_threads() {
600
601   ActiveThreads = THREAD_MAX;  // HACK
602   Idle = false;  // HACK
603   wake_sleeping_threads();
604   AllThreadsShouldExit = true;
605   for (int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
606   {
607       Threads[i].stop = true;
608       while(Threads[i].running);
609   }
610   destroy_split_point_stack();
611 }
612
613
614 /// nodes_searched() returns the total number of nodes searched so far in
615 /// the current search.
616
617 int64_t nodes_searched() {
618
619   int64_t result = 0ULL;
620   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
621       result += Threads[i].nodes;
622   return result;
623 }
624
625
626 namespace {
627
628   // id_loop() is the main iterative deepening loop.  It calls root_search
629   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
630   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
631   // reached.
632
633   Value id_loop(const Position &pos, Move searchMoves[]) {
634
635     Position p(pos);
636     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
637
638     // searchMoves are verified, copied, scored and sorted
639     RootMoveList rml(p, searchMoves);
640
641     // Initialize
642     TT.new_search();
643     H.clear();
644     init_search_stack(ss);
645
646     ValueByIteration[0] = Value(0);
647     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
648     Iteration = 1;
649     LastIterations = false;
650
651     EasyMove = rml.scan_for_easy_move();
652
653     // Iterative deepening loop
654     while (!AbortSearch && Iteration < PLY_MAX)
655     {
656         // Initialize iteration
657         rml.sort();
658         Iteration++;
659         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
660         if (Iteration <= 5)
661             ExtraSearchTime = 0;
662
663         std::cout << "info depth " << Iteration << std::endl;
664
665         // Search to the current depth
666         ValueByIteration[Iteration] = root_search(p, ss, rml);
667
668         // Erase the easy move if it differs from the new best move
669         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
670             EasyMove = MOVE_NONE;
671
672         Problem = false;
673
674         if (!InfiniteSearch)
675         {
676             // Time to stop?
677             bool stopSearch = false;
678
679             // Stop search early if there is only a single legal move:
680             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
681                 stopSearch = true;
682
683             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
684             if (  Iteration >= 6
685                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
686                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
687                 stopSearch = true;
688
689             // Stop search early if one move seems to be much better than the rest
690             int64_t nodes = nodes_searched();
691             if (   Iteration >= 8
692                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
693                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
694                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
695                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
696                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
697                 stopSearch = true;
698
699             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
700             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
701                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
702                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
703
704             // Try to guess if the current iteration is the last one or the last two
705             LastIterations = (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime)*58) / 128);
706
707             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
708             // iteration.  We probably don't have enough time to search the first
709             // move at the next iteration anyway.
710             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime)*80) / 128)
711                 stopSearch = true;
712
713             if (stopSearch)
714             {
715                 if (!PonderSearch)
716                     break;
717                 else
718                     StopOnPonderhit = true;
719             }
720         }
721         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
722         // been overwritten during the search:
723         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
724
725         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
726             break;
727     }
728
729     rml.sort();
730
731     // If we are pondering, we shouldn't print the best move before we
732     // are told to do so
733     if (PonderSearch)
734         wait_for_stop_or_ponderhit();
735     else
736         // Print final search statistics
737         std::cout << "info nodes " << nodes_searched()
738                   << " nps " << nps()
739                   << " time " << current_search_time()
740                   << " hashfull " << TT.full() << std::endl;
741
742     // Print the best move and the ponder move to the standard output
743     std::cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
744     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
745         std::cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
746
747     std::cout << std::endl;
748
749     if (UseLogFile)
750     {
751         if (dbg_show_mean)
752             dbg_print_mean(LogFile);
753
754         if (dbg_show_hit_rate)
755             dbg_print_hit_rate(LogFile);
756
757         UndoInfo u;
758         LogFile << "Nodes: " << nodes_searched() << std::endl
759                 << "Nodes/second: " << nps() << std::endl
760                 << "Best move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]) << std::endl;
761
762         p.do_move(ss[0].pv[0], u);
763         LogFile << "Ponder move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[1])
764                 << std::endl << std::endl;
765     }
766     return rml.get_move_score(0);
767   }
768
769
770   // root_search() is the function which searches the root node.  It is
771   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
772   // scheme (perhaps we should try to use this at internal PV nodes, too?)
773   // and prints some information to the standard output.
774
775   Value root_search(Position &pos, SearchStack ss[], RootMoveList &rml) {
776
777     Value alpha = -VALUE_INFINITE;
778     Value beta = VALUE_INFINITE, value;
779     Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(pos.side_to_move());
780
781     // Loop through all the moves in the root move list
782     for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
783     {
784         int64_t nodes;
785         Move move;
786         UndoInfo u;
787         Depth ext, newDepth;
788
789         RootMoveNumber = i + 1;
790         FailHigh = false;
791
792         // Remember the node count before the move is searched. The node counts
793         // are used to sort the root moves at the next iteration.
794         nodes = nodes_searched();
795
796         // Reset beta cut-off counters
797         BetaCounter.clear();
798
799         // Pick the next root move, and print the move and the move number to
800         // the standard output.
801         move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
802         if (current_search_time() >= 1000)
803             std::cout << "info currmove " << move
804                       << " currmovenumber " << i + 1 << std::endl;
805
806         // Decide search depth for this move
807         bool dangerous;
808         ext = extension(pos, move, true, pos.move_is_capture(move), pos.move_is_check(move), false, false, &dangerous);
809         newDepth = (Iteration - 2) * OnePly + ext + InitialDepth;
810
811         // Make the move, and search it
812         pos.do_move(move, u);
813
814         if (i < MultiPV)
815         {
816             value = -search_pv(pos, ss, -beta, VALUE_INFINITE, newDepth, 1, 0);
817             // If the value has dropped a lot compared to the last iteration,
818             // set the boolean variable Problem to true. This variable is used
819             // for time managment: When Problem is true, we try to complete the
820             // current iteration before playing a move.
821             Problem = (Iteration >= 2 && value <= ValueByIteration[Iteration-1] - ProblemMargin);
822
823             if (Problem && StopOnPonderhit)
824                 StopOnPonderhit = false;
825         }
826         else
827         {
828             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
829             if (value > alpha)
830             {
831                 // Fail high! Set the boolean variable FailHigh to true, and
832                 // re-search the move with a big window. The variable FailHigh is
833                 // used for time managment: We try to avoid aborting the search
834                 // prematurely during a fail high research.
835                 FailHigh = true;
836                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
837             }
838         }
839
840         pos.undo_move(move, u);
841
842         // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
843         // was aborted because the user interrupted the search or because we
844         // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
845         // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
846         // move and/or PV:
847         if (AbortSearch)
848             break;
849
850         // Remember the node count for this move. The node counts are used to
851         // sort the root moves at the next iteration.
852         rml.set_move_nodes(i, nodes_searched() - nodes);
853
854         // Remember the beta-cutoff statistics
855         int64_t our, their;
856         BetaCounter.read(pos.side_to_move(), our, their);
857         rml.set_beta_counters(i, our, their);
858
859         assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
860
861         if (value <= alpha && i >= MultiPV)
862             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
863         else
864         {
865             // New best move!
866
867             // Update PV
868             rml.set_move_score(i, value);
869             update_pv(ss, 0);
870             rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
871
872             if (MultiPV == 1)
873             {
874                 // We record how often the best move has been changed in each
875                 // iteration. This information is used for time managment: When
876                 // the best move changes frequently, we allocate some more time.
877                 if (i > 0)
878                     BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
879
880                 // Print search information to the standard output:
881                 std::cout << "info depth " << Iteration
882                           << " score " << value_to_string(value)
883                           << " time " << current_search_time()
884                           << " nodes " << nodes_searched()
885                           << " nps " << nps()
886                           << " pv ";
887
888                 for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
889                     std::cout << ss[0].pv[j] << " ";
890
891                 std::cout << std::endl;
892
893                 if (UseLogFile)
894                     LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration, nodes_searched(), value, ss[0].pv)
895                             << std::endl;
896
897                 alpha = value;
898
899                 // Reset the global variable Problem to false if the value isn't too
900                 // far below the final value from the last iteration.
901                 if (value > ValueByIteration[Iteration - 1] - NoProblemMargin)
902                     Problem = false;
903             }
904             else // MultiPV > 1
905             {
906                 rml.sort_multipv(i);
907                 for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
908                 {
909                     int k;
910                     std::cout << "info multipv " << j + 1
911                               << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
912                               << " depth " << ((j <= i)? Iteration : Iteration - 1)
913                               << " time " << current_search_time()
914                               << " nodes " << nodes_searched()
915                               << " nps " << nps()
916                               << " pv ";
917
918                     for (k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
919                         std::cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
920
921                     std::cout << std::endl;
922                 }
923                 alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV-1));
924             }
925         }
926     }
927     return alpha;
928   }
929
930
931   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
932
933   Value search_pv(Position &pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
934                   Depth depth, int ply, int threadID) {
935
936     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
937     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
938     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
939     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
940
941     if (depth < OnePly)
942         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
943
944     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
945     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
946     init_node(pos, ss, ply, threadID);
947
948     // After init_node() that calls poll()
949     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
950         return Value(0);
951
952     if (pos.is_draw())
953         return VALUE_DRAW;
954
955     EvalInfo ei;
956
957     if (ply >= PLY_MAX - 1)
958         return evaluate(pos, ei, threadID);
959
960     // Mate distance pruning
961     Value oldAlpha = alpha;
962     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
963     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
964     if (alpha >= beta)
965         return alpha;
966
967     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
968     // pruning, but only for move ordering.
969     const TTEntry* tte = TT.retrieve(pos);
970     Move ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
971
972     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
973     if (UseIIDAtPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 5*OnePly)
974     {
975         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
976         ttMove = ss[ply].pv[ply];
977     }
978
979     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
980     // to search all moves
981     MovePicker mp = MovePicker(pos, true, ttMove, ss[ply], depth);
982
983     Move move, movesSearched[256];
984     int moveCount = 0;
985     Value value, bestValue = -VALUE_INFINITE;
986     Color us = pos.side_to_move();
987     Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(us);
988     bool isCheck = pos.is_check();
989     bool mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(us));
990
991     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
992     // occurs.
993     while (   alpha < beta
994            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
995            && !thread_should_stop(threadID))
996     {
997       assert(move_is_ok(move));
998
999       bool singleReply = (isCheck && mp.number_of_moves() == 1);
1000       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
1001       bool moveIsCapture = pos.move_is_capture(move);
1002
1003       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1004
1005       if (moveIsCapture)
1006           ss[ply].currentMoveCaptureValue =
1007           move_is_ep(move)? PawnValueMidgame : pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(move));
1008       else
1009           ss[ply].currentMoveCaptureValue = Value(0);
1010
1011       // Decide the new search depth
1012       bool dangerous;
1013       Depth ext = extension(pos, move, true, moveIsCapture, moveIsCheck, singleReply, mateThreat, &dangerous);
1014       Depth newDepth = depth - OnePly + ext;
1015
1016       // Make and search the move
1017       UndoInfo u;
1018       pos.do_move(move, u);
1019
1020       if (moveCount == 1) // The first move in list is the PV
1021           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1022       else
1023       {
1024         // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1025         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1026         if (    depth >= 2*OnePly
1027             &&  moveCount >= LMRPVMoves
1028             && !dangerous
1029             && !moveIsCapture
1030             && !move_promotion(move)
1031             && !move_is_castle(move)
1032             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1033         {
1034             ss[ply].reduction = OnePly;
1035             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-OnePly, ply+1, true, threadID);
1036         }
1037         else
1038             value = alpha + 1; // Just to trigger next condition
1039
1040         if (value > alpha) // Go with full depth non-pv search
1041         {
1042             ss[ply].reduction = Depth(0);
1043             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1044             if (value > alpha && value < beta)
1045             {
1046                 // When the search fails high at ply 1 while searching the first
1047                 // move at the root, set the flag failHighPly1. This is used for
1048                 // time managment:  We don't want to stop the search early in
1049                 // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
1050                 // result in a big drop in score at the root.
1051                 if (ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
1052                     Threads[threadID].failHighPly1 = true;
1053
1054                 // A fail high occurred. Re-search at full window (pv search)
1055                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1056                 Threads[threadID].failHighPly1 = false;
1057           }
1058         }
1059       }
1060       pos.undo_move(move, u);
1061
1062       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1063
1064       // New best move?
1065       if (value > bestValue)
1066       {
1067           bestValue = value;
1068           if (value > alpha)
1069           {
1070               alpha = value;
1071               update_pv(ss, ply);
1072               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1073                   ss[ply].mateKiller = move;
1074           }
1075           // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
1076           // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
1077           // (from the computer's point of view) since the previous iteration:
1078           if (   ply == 1
1079               && Iteration >= 2
1080               && -value <= ValueByIteration[Iteration-1] - ProblemMargin)
1081               Problem = true;
1082       }
1083
1084       // Split?
1085       if (   ActiveThreads > 1
1086           && bestValue < beta
1087           && depth >= MinimumSplitDepth
1088           && Iteration <= 99
1089           && idle_thread_exists(threadID)
1090           && !AbortSearch
1091           && !thread_should_stop(threadID)
1092           && split(pos, ss, ply, &alpha, &beta, &bestValue, depth,
1093                    &moveCount, &mp, dcCandidates, threadID, true))
1094           break;
1095     }
1096
1097     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1098     // no legal moves, it must be mate or stalemate:
1099     if (moveCount == 0)
1100         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1101
1102     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1103     // history counters, and killer moves.
1104     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1105         return bestValue;
1106
1107     if (bestValue <= oldAlpha)
1108         TT.store(pos, value_to_tt(bestValue, ply), depth, MOVE_NONE, VALUE_TYPE_UPPER);
1109
1110     else if (bestValue >= beta)
1111     {
1112         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1113         Move m = ss[ply].pv[ply];
1114         if (ok_to_history(pos, m)) // Only non capture moves are considered
1115         {
1116             update_history(pos, m, depth, movesSearched, moveCount);
1117             update_killers(m, ss[ply]);
1118         }
1119         TT.store(pos, value_to_tt(bestValue, ply), depth, m, VALUE_TYPE_LOWER);
1120     }
1121     else
1122         TT.store(pos, value_to_tt(bestValue, ply), depth, ss[ply].pv[ply], VALUE_TYPE_EXACT);
1123
1124     return bestValue;
1125   }
1126
1127
1128   // search() is the search function for zero-width nodes.
1129
1130   Value search(Position &pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1131                int ply, bool allowNullmove, int threadID) {
1132
1133     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1134     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1135     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1136
1137     if (depth < OnePly)
1138         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1139
1140     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1141     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1142     init_node(pos, ss, ply, threadID);
1143
1144     // After init_node() that calls poll()
1145     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1146         return Value(0);
1147
1148     if (pos.is_draw())
1149         return VALUE_DRAW;
1150
1151     EvalInfo ei;
1152
1153     if (ply >= PLY_MAX - 1)
1154         return evaluate(pos, ei, threadID);
1155
1156     // Mate distance pruning
1157     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1158         return beta;
1159
1160     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1161         return beta - 1;
1162
1163     // Transposition table lookup
1164     const TTEntry* tte = TT.retrieve(pos);
1165     Move ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1166
1167     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1168     {
1169         ss[ply].currentMove = ttMove; // can be MOVE_NONE
1170         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1171     }
1172
1173     Value approximateEval = quick_evaluate(pos);
1174     bool mateThreat = false;
1175     bool nullDrivenIID = false;
1176     bool isCheck = pos.is_check();
1177
1178     // Null move search
1179     if (    allowNullmove
1180         &&  depth > OnePly
1181         && !isCheck
1182         && !value_is_mate(beta)
1183         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1184         &&  approximateEval >= beta - NullMoveMargin)
1185     {
1186         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1187
1188         UndoInfo u;
1189         pos.do_null_move(u);
1190         int R = (depth >= 4 * OnePly ? 4 : 3); // Null move dynamic reduction
1191
1192         Value nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1193
1194         // Check for a null capture artifact, if the value without the null capture
1195         // is above beta then mark the node as a suspicious failed low. We will verify
1196         // later if we are really under threat.
1197         if (   UseNullDrivenIID
1198             && nullValue < beta
1199             && depth > 6 * OnePly
1200             &&!value_is_mate(nullValue)
1201             && ttMove == MOVE_NONE
1202             && ss[ply + 1].currentMove != MOVE_NONE
1203             && pos.move_is_capture(ss[ply + 1].currentMove)
1204             && pos.see(ss[ply + 1].currentMove) + nullValue >= beta)
1205             nullDrivenIID = true;
1206
1207         pos.undo_null_move(u);
1208
1209         if (value_is_mate(nullValue))
1210         {
1211             /* Do not return unproven mates */
1212         }
1213         else if (nullValue >= beta)
1214         {
1215             if (depth < 6 * OnePly)
1216                 return beta;
1217
1218             // Do zugzwang verification search
1219             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1220             if (v >= beta)
1221                 return beta;
1222         } else {
1223             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1224             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1225             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1226             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1227             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1228             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1229             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1230             {
1231                 mateThreat = true;
1232                 nullDrivenIID = false;
1233             }
1234             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1235             if (   depth < ThreatDepth
1236                 && ss[ply - 1].reduction
1237                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1238                 return beta - 1;
1239         }
1240     }
1241     // Null move search not allowed, try razoring
1242     else if (   !value_is_mate(beta)
1243              && approximateEval < beta - RazorMargin
1244              && depth < RazorDepth
1245              && (RazorAtDepthOne || depth > OnePly)
1246              && ttMove == MOVE_NONE
1247              && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1248     {
1249         Value v = qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1250         if (   (v < beta - RazorMargin - RazorMargin / 4)
1251             || (depth < 3*OnePly && v < beta - RazorMargin)
1252             || (depth < 2*OnePly && v < beta - RazorMargin / 2))
1253             return v;
1254     }
1255
1256     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1257     if (UseIIDAtNonPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 8*OnePly &&
1258         evaluate(pos, ei, threadID) >= beta - IIDMargin)
1259     {
1260         search(pos, ss, beta, Min(depth/2, depth-2*OnePly), ply, false, threadID);
1261         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1262     }
1263     else if (nullDrivenIID)
1264     {
1265         // The null move failed low due to a suspicious capture. Perhaps we
1266         // are facing a null capture artifact due to the side to move change
1267         // and this position should fail high. So do a normal search with a
1268         // reduced depth to get a good ttMove to use in the following full
1269         // depth search.
1270         Move tm = ss[ply].threatMove;
1271
1272         assert(tm != MOVE_NONE);
1273         assert(ttMove == MOVE_NONE);
1274
1275         search(pos, ss, beta, depth/2, ply, false, threadID);
1276         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1277         ss[ply].threatMove = tm;
1278     }
1279
1280     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1281     // to search all moves:
1282     MovePicker mp = MovePicker(pos, false, ttMove, ss[ply], depth);
1283
1284     Move move, movesSearched[256];
1285     int moveCount = 0;
1286     Value value, bestValue = -VALUE_INFINITE;
1287     Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(pos.side_to_move());
1288     Value futilityValue = VALUE_NONE;
1289     bool useFutilityPruning =   UseFutilityPruning
1290                              && depth < SelectiveDepth
1291                              && !isCheck;
1292
1293     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
1294     // occurs.
1295     while (   bestValue < beta
1296            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1297            && !thread_should_stop(threadID))
1298     {
1299       assert(move_is_ok(move));
1300
1301       bool singleReply = (isCheck && mp.number_of_moves() == 1);
1302       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
1303       bool moveIsCapture = pos.move_is_capture(move);
1304
1305       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1306
1307       // Decide the new search depth
1308       bool dangerous;
1309       Depth ext = extension(pos, move, false, moveIsCapture, moveIsCheck, singleReply, mateThreat, &dangerous);
1310       Depth newDepth = depth - OnePly + ext;
1311
1312       // Futility pruning
1313       if (    useFutilityPruning
1314           && !dangerous
1315           && !moveIsCapture
1316           && !move_promotion(move))
1317       {
1318           // History pruning. See ok_to_prune() definition
1319           if (   moveCount >= 2 + int(depth)
1320               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove, depth))
1321               continue;
1322
1323           // Value based pruning
1324           if (depth < 7 * OnePly && approximateEval < beta)
1325           {
1326               if (futilityValue == VALUE_NONE)
1327                   futilityValue =  evaluate(pos, ei, threadID)
1328                                  + FutilityMargins[int(depth)/2 - 1]
1329                                  + 32 * (depth & 1);
1330
1331               if (futilityValue < beta)
1332               {
1333                   if (futilityValue > bestValue)
1334                       bestValue = futilityValue;
1335                   continue;
1336               }
1337           }
1338       }
1339
1340       // Make and search the move
1341       UndoInfo u;
1342       pos.do_move(move, u);
1343
1344       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1345       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1346       if (    depth >= 2*OnePly
1347           &&  moveCount >= LMRNonPVMoves
1348           && !dangerous
1349           && !moveIsCapture
1350           && !move_promotion(move)
1351           && !move_is_castle(move)
1352           && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1353       {
1354           ss[ply].reduction = OnePly;
1355           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-OnePly, ply+1, true, threadID);
1356       }
1357       else
1358         value = beta; // Just to trigger next condition
1359
1360       if (value >= beta) // Go with full depth non-pv search
1361       {
1362           ss[ply].reduction = Depth(0);
1363           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1364       }
1365       pos.undo_move(move, u);
1366
1367       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1368
1369       // New best move?
1370       if (value > bestValue)
1371       {
1372         bestValue = value;
1373         if (value >= beta)
1374             update_pv(ss, ply);
1375
1376         if (value == value_mate_in(ply + 1))
1377             ss[ply].mateKiller = move;
1378       }
1379
1380       // Split?
1381       if (   ActiveThreads > 1
1382           && bestValue < beta
1383           && depth >= MinimumSplitDepth
1384           && Iteration <= 99
1385           && idle_thread_exists(threadID)
1386           && !AbortSearch
1387           && !thread_should_stop(threadID)
1388           && split(pos, ss, ply, &beta, &beta, &bestValue, depth, &moveCount,
1389                    &mp, dcCandidates, threadID, false))
1390         break;
1391     }
1392
1393     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1394     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1395     if (moveCount == 0)
1396         return (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1397
1398     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1399     // history counters, and killer moves.
1400     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1401         return bestValue;
1402
1403     if (bestValue < beta)
1404         TT.store(pos, value_to_tt(bestValue, ply), depth, MOVE_NONE, VALUE_TYPE_UPPER);
1405     else
1406     {
1407         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1408         Move m = ss[ply].pv[ply];
1409         if (ok_to_history(pos, m)) // Only non capture moves are considered
1410         {
1411             update_history(pos, m, depth, movesSearched, moveCount);
1412             update_killers(m, ss[ply]);
1413         }
1414         TT.store(pos, value_to_tt(bestValue, ply), depth, m, VALUE_TYPE_LOWER);
1415     }
1416     return bestValue;
1417   }
1418
1419
1420   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1421   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1422   // less than OnePly).
1423
1424   Value qsearch(Position &pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1425                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1426
1427     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1428     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1429     assert(depth <= 0);
1430     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1431     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1432
1433     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1434     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1435     init_node(pos, ss, ply, threadID);
1436
1437     // After init_node() that calls poll()
1438     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1439         return Value(0);
1440
1441     if (pos.is_draw())
1442         return VALUE_DRAW;
1443
1444     // Transposition table lookup
1445     const TTEntry* tte = TT.retrieve(pos);
1446     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1447         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1448
1449     // Evaluate the position statically
1450     EvalInfo ei;
1451     bool isCheck = pos.is_check();
1452     Value staticValue = (isCheck ? -VALUE_INFINITE : evaluate(pos, ei, threadID));
1453
1454     if (ply == PLY_MAX - 1)
1455         return evaluate(pos, ei, threadID);
1456
1457     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1458     // at least beta.
1459     Value bestValue = staticValue;
1460
1461     if (bestValue >= beta)
1462         return bestValue;
1463
1464     if (bestValue > alpha)
1465         alpha = bestValue;
1466
1467     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1468     // to search the moves.  Because the depth is <= 0 here, only captures,
1469     // queen promotions and checks (only if depth == 0) will be generated.
1470     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1471     MovePicker mp = MovePicker(pos, pvNode, MOVE_NONE, EmptySearchStack, depth, isCheck ? NULL : &ei);
1472     Move move;
1473     int moveCount = 0;
1474     Color us = pos.side_to_move();
1475     Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(us);
1476     bool enoughMaterial = pos.non_pawn_material(us) > RookValueMidgame;
1477
1478     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1479     // occurs.
1480     while (   alpha < beta
1481            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1482     {
1483       assert(move_is_ok(move));
1484
1485       moveCount++;
1486       ss[ply].currentMove = move;
1487
1488       // Futility pruning
1489       if (    UseQSearchFutilityPruning
1490           &&  enoughMaterial
1491           && !isCheck
1492           && !pvNode
1493           && !move_promotion(move)
1494           && !pos.move_is_check(move)
1495           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1496       {
1497           Value futilityValue = staticValue
1498                               + Max(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(move)),
1499                                     pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move)))
1500                               + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0))
1501                               + FutilityMarginQS
1502                               + ei.futilityMargin;
1503
1504           if (futilityValue < alpha)
1505           {
1506               if (futilityValue > bestValue)
1507                   bestValue = futilityValue;
1508               continue;
1509           }
1510       }
1511
1512       // Don't search captures and checks with negative SEE values
1513       if (   !isCheck
1514           && !move_promotion(move)
1515           && (pos.midgame_value_of_piece_on(move_from(move)) >
1516               pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(move)))
1517           &&  pos.see(move) < 0)
1518           continue;
1519
1520       // Make and search the move.
1521       UndoInfo u;
1522       pos.do_move(move, u);
1523       Value value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1524       pos.undo_move(move, u);
1525
1526       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1527
1528       // New best move?
1529       if (value > bestValue)
1530       {
1531           bestValue = value;
1532           if (value > alpha)
1533           {
1534               alpha = value;
1535               update_pv(ss, ply);
1536           }
1537        }
1538     }
1539
1540     // All legal moves have been searched.  A special case: If we're in check
1541     // and no legal moves were found, it is checkmate:
1542     if (pos.is_check() && moveCount == 0) // Mate!
1543         return value_mated_in(ply);
1544
1545     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1546
1547     // Update transposition table
1548     TT.store(pos, value_to_tt(bestValue, ply), depth, MOVE_NONE, VALUE_TYPE_EXACT);
1549
1550     // Update killers only for good check moves
1551     Move m = ss[ply].currentMove;
1552     if (alpha >= beta && ok_to_history(pos, m)) // Only non capture moves are considered
1553     {
1554         // Wrong to update history when depth is <= 0
1555         update_killers(m, ss[ply]);
1556     }
1557     return bestValue;
1558   }
1559
1560
1561   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1562   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1563   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1564   // table, done a null move search, and searched the first move before
1565   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1566   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1567   // care of after we return from the split point.
1568
1569   void sp_search(SplitPoint *sp, int threadID) {
1570
1571     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1572     assert(ActiveThreads > 1);
1573
1574     Position pos = Position(sp->pos);
1575     SearchStack *ss = sp->sstack[threadID];
1576     Value value;
1577     Move move;
1578     bool isCheck = pos.is_check();
1579     bool useFutilityPruning =    UseFutilityPruning
1580                               && sp->depth < SelectiveDepth
1581                               && !isCheck;
1582
1583     while (    sp->bestValue < sp->beta
1584            && !thread_should_stop(threadID)
1585            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
1586     {
1587       assert(move_is_ok(move));
1588       assert(pos.discovered_check_candidates(pos.side_to_move()) == sp->dcCandidates);
1589
1590       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
1591       bool moveIsCapture = pos.move_is_capture(move);
1592
1593       lock_grab(&(sp->lock));
1594       int moveCount = ++sp->moves;
1595       lock_release(&(sp->lock));
1596
1597       ss[sp->ply].currentMove = move;
1598
1599       // Decide the new search depth.
1600       bool dangerous;
1601       Depth ext = extension(pos, move, false, moveIsCapture, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1602       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1603
1604       // Prune?
1605       if (    useFutilityPruning
1606           && !dangerous
1607           && !moveIsCapture
1608           && !move_promotion(move)
1609           &&  moveCount >= 2 + int(sp->depth)
1610           &&  ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove, sp->depth))
1611         continue;
1612
1613       // Make and search the move.
1614       UndoInfo u;
1615       pos.do_move(move, u);
1616
1617       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1618       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1619       if (   !dangerous
1620           &&  moveCount >= LMRNonPVMoves
1621           && !moveIsCapture
1622           && !move_promotion(move)
1623           && !move_is_castle(move)
1624           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1625       {
1626           ss[sp->ply].reduction = OnePly;
1627           value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth - OnePly, sp->ply+1, true, threadID);
1628       }
1629       else
1630           value = sp->beta; // Just to trigger next condition
1631
1632       if (value >= sp->beta) // Go with full depth non-pv search
1633       {
1634           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1635           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1636       }
1637       pos.undo_move(move, u);
1638
1639       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1640
1641       if (thread_should_stop(threadID))
1642           break;
1643
1644       // New best move?
1645       lock_grab(&(sp->lock));
1646       if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
1647       {
1648           sp->bestValue = value;
1649           if (sp->bestValue >= sp->beta)
1650           {
1651               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1652               for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1653                   if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
1654                       Threads[i].stop = true;
1655
1656               sp->finished = true;
1657         }
1658       }
1659       lock_release(&(sp->lock));
1660     }
1661
1662     lock_grab(&(sp->lock));
1663
1664     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
1665     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads:
1666     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
1667         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1668             if (sp->slaves[i])
1669                 Threads[i].stop = true;
1670
1671     sp->cpus--;
1672     sp->slaves[threadID] = 0;
1673
1674     lock_release(&(sp->lock));
1675   }
1676
1677
1678   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1679   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1680   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1681   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1682   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1683   // need to store anything to the hash table here:  This is taken care of
1684   // after we return from the split point.
1685
1686   void sp_search_pv(SplitPoint *sp, int threadID) {
1687
1688     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1689     assert(ActiveThreads > 1);
1690
1691     Position pos = Position(sp->pos);
1692     SearchStack *ss = sp->sstack[threadID];
1693     Value value;
1694     Move move;
1695
1696     while (    sp->alpha < sp->beta
1697            && !thread_should_stop(threadID)
1698            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
1699     {
1700       assert(pos.discovered_check_candidates(pos.side_to_move()) == sp->dcCandidates);
1701
1702       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
1703       bool moveIsCapture = pos.move_is_capture(move);
1704
1705       assert(move_is_ok(move));
1706
1707       if (moveIsCapture)
1708           ss[sp->ply].currentMoveCaptureValue =
1709           move_is_ep(move)? PawnValueMidgame : pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(move));
1710       else
1711           ss[sp->ply].currentMoveCaptureValue = Value(0);
1712
1713       lock_grab(&(sp->lock));
1714       int moveCount = ++sp->moves;
1715       lock_release(&(sp->lock));
1716
1717       ss[sp->ply].currentMove = move;
1718
1719       // Decide the new search depth.
1720       bool dangerous;
1721       Depth ext = extension(pos, move, true, moveIsCapture, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1722       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1723
1724       // Make and search the move.
1725       UndoInfo u;
1726       pos.do_move(move, u);
1727
1728       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1729       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1730       if (   !dangerous
1731           &&  moveCount >= LMRPVMoves
1732           && !moveIsCapture
1733           && !move_promotion(move)
1734           && !move_is_castle(move)
1735           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1736       {
1737           ss[sp->ply].reduction = OnePly;
1738           value = -search(pos, ss, -sp->alpha, newDepth - OnePly, sp->ply+1, true, threadID);
1739       }
1740       else
1741           value = sp->alpha + 1; // Just to trigger next condition
1742
1743       if (value > sp->alpha) // Go with full depth non-pv search
1744       {
1745           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1746           value = -search(pos, ss, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1747
1748           if (value > sp->alpha && value < sp->beta)
1749           {
1750               // When the search fails high at ply 1 while searching the first
1751               // move at the root, set the flag failHighPly1.  This is used for
1752               // time managment:  We don't want to stop the search early in
1753               // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
1754               // result in a big drop in score at the root.
1755               if (sp->ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
1756                   Threads[threadID].failHighPly1 = true;
1757
1758               value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
1759               Threads[threadID].failHighPly1 = false;
1760         }
1761       }
1762       pos.undo_move(move, u);
1763
1764       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1765
1766       if (thread_should_stop(threadID))
1767           break;
1768
1769       // New best move?
1770       lock_grab(&(sp->lock));
1771       if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
1772       {
1773           sp->bestValue = value;
1774           if (value > sp->alpha)
1775           {
1776               sp->alpha = value;
1777               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1778               if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
1779                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
1780
1781               if(value >= sp->beta)
1782               {
1783                   for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1784                       if(i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
1785                           Threads[i].stop = true;
1786
1787                   sp->finished = true;
1788               }
1789         }
1790         // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
1791         // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
1792         // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
1793         if (   sp->ply == 1
1794             && Iteration >= 2
1795             && -value <= ValueByIteration[Iteration-1] - ProblemMargin)
1796             Problem = true;
1797       }
1798       lock_release(&(sp->lock));
1799     }
1800
1801     lock_grab(&(sp->lock));
1802
1803     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
1804     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
1805     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
1806         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1807             if (sp->slaves[i])
1808                 Threads[i].stop = true;
1809
1810     sp->cpus--;
1811     sp->slaves[threadID] = 0;
1812
1813     lock_release(&(sp->lock));
1814   }
1815
1816   /// The BetaCounterType class
1817
1818   BetaCounterType::BetaCounterType() { clear(); }
1819
1820   void BetaCounterType::clear() {
1821
1822     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
1823         hits[i][WHITE] = hits[i][BLACK] = 0ULL;
1824   }
1825
1826   void BetaCounterType::add(Color us, Depth d, int threadID) {
1827
1828     // Weighted count based on depth
1829     hits[threadID][us] += int(d);
1830   }
1831
1832   void BetaCounterType::read(Color us, int64_t& our, int64_t& their) {
1833
1834     our = their = 0UL;
1835     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
1836     {
1837         our += hits[i][us];
1838         their += hits[i][opposite_color(us)];
1839     }
1840   }
1841
1842
1843   /// The RootMove class
1844
1845   // Constructor
1846
1847   RootMove::RootMove() {
1848     nodes = cumulativeNodes = 0ULL;
1849   }
1850
1851   // RootMove::operator<() is the comparison function used when
1852   // sorting the moves.  A move m1 is considered to be better
1853   // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
1854   // have equal score but m1 has the higher node count.
1855
1856   bool RootMove::operator<(const RootMove& m) {
1857
1858     if (score != m.score)
1859         return (score < m.score);
1860
1861     return theirBeta <= m.theirBeta;
1862   }
1863
1864   /// The RootMoveList class
1865
1866   // Constructor
1867
1868   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
1869
1870     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
1871     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
1872
1873     // Generate all legal moves
1874     int lm_count = generate_legal_moves(pos, mlist);
1875
1876     // Add each move to the moves[] array
1877     for (int i = 0; i < lm_count; i++)
1878     {
1879         bool includeMove = includeAllMoves;
1880
1881         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
1882             includeMove = (searchMoves[k] == mlist[i].move);
1883
1884         if (includeMove)
1885         {
1886             // Find a quick score for the move
1887             UndoInfo u;
1888             SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
1889
1890             moves[count].move = mlist[i].move;
1891             moves[count].nodes = 0ULL;
1892             pos.do_move(moves[count].move, u);
1893             moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE,
1894                                           Depth(0), 1, 0);
1895             pos.undo_move(moves[count].move, u);
1896             moves[count].pv[0] = moves[i].move;
1897             moves[count].pv[1] = MOVE_NONE; // FIXME
1898             count++;
1899         }
1900     }
1901     sort();
1902   }
1903
1904
1905   // Simple accessor methods for the RootMoveList class
1906
1907   inline Move RootMoveList::get_move(int moveNum) const {
1908     return moves[moveNum].move;
1909   }
1910
1911   inline Value RootMoveList::get_move_score(int moveNum) const {
1912     return moves[moveNum].score;
1913   }
1914
1915   inline void RootMoveList::set_move_score(int moveNum, Value score) {
1916     moves[moveNum].score = score;
1917   }
1918
1919   inline void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
1920     moves[moveNum].nodes = nodes;
1921     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
1922   }
1923
1924   inline void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
1925     moves[moveNum].ourBeta = our;
1926     moves[moveNum].theirBeta = their;
1927   }
1928
1929   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
1930     int j;
1931     for(j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
1932       moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
1933     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
1934   }
1935
1936   inline Move RootMoveList::get_move_pv(int moveNum, int i) const {
1937     return moves[moveNum].pv[i];
1938   }
1939
1940   inline int64_t RootMoveList::get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const {
1941     return moves[moveNum].cumulativeNodes;
1942   }
1943
1944   inline int RootMoveList::move_count() const {
1945     return count;
1946   }
1947
1948
1949   // RootMoveList::scan_for_easy_move() is called at the end of the first
1950   // iteration, and is used to detect an "easy move", i.e. a move which appears
1951   // to be much bester than all the rest.  If an easy move is found, the move
1952   // is returned, otherwise the function returns MOVE_NONE.  It is very
1953   // important that this function is called at the right moment:  The code
1954   // assumes that the first iteration has been completed and the moves have
1955   // been sorted. This is done in RootMoveList c'tor.
1956
1957   Move RootMoveList::scan_for_easy_move() const {
1958
1959     assert(count);
1960
1961     if (count == 1)
1962         return get_move(0);
1963
1964     // moves are sorted so just consider the best and the second one
1965     if (get_move_score(0) > get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
1966         return get_move(0);
1967
1968     return MOVE_NONE;
1969   }
1970
1971   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
1972   // iteration.
1973
1974   inline void RootMoveList::sort() {
1975
1976     sort_multipv(count - 1); // all items
1977   }
1978
1979
1980   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
1981   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
1982   // correctly in MultiPV mode.
1983
1984   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
1985
1986     for (int i = 1; i <= n; i++)
1987     {
1988       RootMove rm = moves[i];
1989       int j;
1990       for (j = i; j > 0 && moves[j-1] < rm; j--)
1991           moves[j] = moves[j-1];
1992       moves[j] = rm;
1993     }
1994   }
1995
1996
1997   // init_search_stack() initializes a search stack at the beginning of a
1998   // new search from the root.
1999   void init_search_stack(SearchStack& ss) {
2000
2001     ss.pv[0] = MOVE_NONE;
2002     ss.pv[1] = MOVE_NONE;
2003     ss.currentMove = MOVE_NONE;
2004     ss.threatMove = MOVE_NONE;
2005     ss.reduction = Depth(0);
2006     for (int j = 0; j < KILLER_MAX; j++)
2007         ss.killers[j] = MOVE_NONE;
2008   }
2009
2010   void init_search_stack(SearchStack ss[]) {
2011
2012     for (int i = 0; i < 3; i++)
2013     {
2014         ss[i].pv[i] = MOVE_NONE;
2015         ss[i].pv[i+1] = MOVE_NONE;
2016         ss[i].currentMove = MOVE_NONE;
2017         ss[i].threatMove = MOVE_NONE;
2018         ss[i].reduction = Depth(0);
2019         for (int j = 0; j < KILLER_MAX; j++)
2020             ss[i].killers[j] = MOVE_NONE;
2021     }
2022   }
2023
2024
2025   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2026   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the search
2027   // stack object corresponding to the current node.  Once every
2028   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2029   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2030
2031   void init_node(const Position &pos, SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2032     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2033     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2034
2035     Threads[threadID].nodes++;
2036
2037     if(threadID == 0) {
2038       NodesSincePoll++;
2039       if(NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls) {
2040         poll();
2041         NodesSincePoll = 0;
2042       }
2043     }
2044     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].pv[ply+1] = ss[ply].currentMove = MOVE_NONE;
2045     ss[ply+2].mateKiller = MOVE_NONE;
2046     ss[ply].threatMove = MOVE_NONE;
2047     ss[ply].reduction = Depth(0);
2048     ss[ply].currentMoveCaptureValue = Value(0);
2049     for (int j = 0; j < KILLER_MAX; j++)
2050         ss[ply+2].killers[j] = MOVE_NONE;
2051
2052     if(Threads[threadID].printCurrentLine)
2053       print_current_line(ss, ply, threadID);
2054   }
2055
2056
2057   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.  It
2058   // updates the PV in the SearchStack object corresponding to the current
2059   // node.
2060
2061   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2062     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2063
2064     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2065     int p;
2066     for(p = ply + 1; ss[ply+1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2067       ss[ply].pv[p] = ss[ply+1].pv[p];
2068     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2069   }
2070
2071
2072   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points.  The
2073   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2074   // the PV at the parent node.
2075
2076   void sp_update_pv(SearchStack *pss, SearchStack ss[], int ply) {
2077     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2078
2079     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2080     int p;
2081     for(p = ply + 1; ss[ply+1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2082       ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply+1].pv[p];
2083     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2084   }
2085
2086
2087   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2088   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2089   // if the moving piece is the same in both moves).  The first move is
2090   // assumed to be the move that was made to reach the current position, while
2091   // the second move is assumed to be a move from the current position.
2092
2093   bool connected_moves(const Position &pos, Move m1, Move m2) {
2094     Square f1, t1, f2, t2;
2095
2096     assert(move_is_ok(m1));
2097     assert(move_is_ok(m2));
2098
2099     if(m2 == MOVE_NONE)
2100       return false;
2101
2102     // Case 1: The moving piece is the same in both moves.
2103     f2 = move_from(m2);
2104     t1 = move_to(m1);
2105     if(f2 == t1)
2106       return true;
2107
2108     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1.
2109     t2 = move_to(m2);
2110     f1 = move_from(m1);
2111     if(t2 == f1)
2112       return true;
2113
2114     // Case 3: Moving through the vacated square:
2115     if(piece_is_slider(pos.piece_on(f2)) &&
2116        bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2117       return true;
2118
2119     // Case 4: The destination square for m2 is attacked by the moving piece
2120     // in m1:
2121     if(pos.piece_attacks_square(pos.piece_on(t1), t1, t2))
2122       return true;
2123
2124     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1:
2125     if(piece_is_slider(pos.piece_on(t1)) &&
2126        bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())),
2127                   f2) &&
2128        !bit_is_set(squares_between(t2, pos.king_square(pos.side_to_move())),
2129                    t2)) {
2130       Bitboard occ = pos.occupied_squares();
2131       Color us = pos.side_to_move();
2132       Square ksq = pos.king_square(us);
2133       clear_bit(&occ, f2);
2134       if(pos.type_of_piece_on(t1) == BISHOP) {
2135         if(bit_is_set(bishop_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2136           return true;
2137       }
2138       else if(pos.type_of_piece_on(t1) == ROOK) {
2139         if(bit_is_set(rook_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2140           return true;
2141       }
2142       else {
2143         assert(pos.type_of_piece_on(t1) == QUEEN);
2144         if(bit_is_set(queen_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2145           return true;
2146       }
2147     }
2148
2149     return false;
2150   }
2151
2152
2153   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2154   // eventually compensated for the ply.
2155
2156   bool value_is_mate(Value value) {
2157
2158     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2159
2160     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2161           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2162   }
2163
2164
2165   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2166   // killer moves of that ply.
2167
2168   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2169
2170       const Move* k = ss.killers;
2171       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2172           if (*k == m)
2173               return true;
2174
2175       return false;
2176   }
2177
2178
2179   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2180   // or with extended depth.  Certain classes of moves (checking moves, in
2181   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2182   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2183   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2184   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2185
2186   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool capture, bool check,
2187                   bool singleReply, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2188
2189     assert(m != MOVE_NONE);
2190
2191     Depth result = Depth(0);
2192     *dangerous = check || singleReply || mateThreat;
2193
2194     if (check)
2195         result += CheckExtension[pvNode];
2196
2197     if (singleReply)
2198         result += SingleReplyExtension[pvNode];
2199
2200     if (mateThreat)
2201         result += MateThreatExtension[pvNode];
2202
2203     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2204     {
2205         if (pos.move_is_pawn_push_to_7th(m))
2206         {
2207             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2208             *dangerous = true;
2209         }
2210         if (pos.move_is_passed_pawn_push(m))
2211         {
2212             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2213             *dangerous = true;
2214         }
2215     }
2216
2217     if (   capture
2218         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2219         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2220             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2221         && !move_promotion(m)
2222         && !move_is_ep(m))
2223     {
2224         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2225         *dangerous = true;
2226     }
2227
2228     if (   pvNode
2229         && capture
2230         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2231         && pos.see(m) >= 0)
2232     {
2233         result += OnePly/2;
2234         *dangerous = true;
2235     }
2236
2237     return Min(result, OnePly);
2238   }
2239
2240
2241   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2242   // doing a 'null move' should be allowed.  In order to avoid zugzwang
2243   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2244   // little material left.  Currently, the test is a bit too simple:  Null
2245   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.  It's
2246   // probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2247   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2248
2249   bool ok_to_do_nullmove(const Position &pos) {
2250     if(pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) == Value(0))
2251       return false;
2252     return true;
2253   }
2254
2255
2256   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move.  Only
2257   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2258   // candidates for pruning.
2259
2260   bool ok_to_prune(const Position &pos, Move m, Move threat, Depth d) {
2261     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2262
2263     assert(move_is_ok(m));
2264     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2265     assert(!move_promotion(m));
2266     assert(!pos.move_is_check(m));
2267     assert(!pos.move_is_capture(m));
2268     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2269     assert(d >= OnePly);
2270
2271     mfrom = move_from(m);
2272     mto = move_to(m);
2273     tfrom = move_from(threat);
2274     tto = move_to(threat);
2275
2276     // Case 1: Castling moves are never pruned.
2277     if (move_is_castle(m))
2278         return false;
2279
2280     // Case 2: Don't prune moves which move the threatened piece
2281     if (!PruneEscapeMoves && threat != MOVE_NONE && mfrom == tto)
2282         return false;
2283
2284     // Case 3: If the threatened piece has value less than or equal to the
2285     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2286     if (   !PruneDefendingMoves
2287         && threat != MOVE_NONE
2288         && pos.move_is_capture(threat)
2289         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2290             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2291         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2292       return false;
2293
2294     // Case 4: Don't prune moves with good history.
2295     if (!H.ok_to_prune(pos.piece_on(move_from(m)), m, d))
2296         return false;
2297
2298     // Case 5: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2299     // prune safe moves which block its ray.
2300     if (  !PruneBlockingMoves
2301         && threat != MOVE_NONE
2302         && piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2303         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2304         && pos.see(m) >= 0)
2305             return false;
2306
2307     return true;
2308   }
2309
2310
2311   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2312   // can be used at a given point in search.
2313
2314   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2315
2316     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2317
2318     return   (   tte->depth() >= depth
2319               || v >= Max(value_mate_in(100), beta)
2320               || v < Min(value_mated_in(100), beta))
2321
2322           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2323               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2324   }
2325
2326
2327   // ok_to_history() returns true if a move m can be stored
2328   // in history. Should be a non capturing move nor a promotion.
2329
2330   bool ok_to_history(const Position& pos, Move m) {
2331
2332     return !pos.move_is_capture(m) && !move_promotion(m);
2333   }
2334
2335
2336   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2337   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2338
2339   void update_history(const Position& pos, Move m, Depth depth,
2340                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2341
2342     H.success(pos.piece_on(move_from(m)), m, depth);
2343
2344     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2345     {
2346         assert(m != movesSearched[i]);
2347         if (ok_to_history(pos, movesSearched[i]))
2348             H.failure(pos.piece_on(move_from(movesSearched[i])), movesSearched[i]);
2349     }
2350   }
2351
2352
2353   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2354   // among the killer moves of that ply.
2355
2356   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2357
2358     if (m == ss.killers[0])
2359         return;
2360
2361     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2362         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2363
2364     ss.killers[0] = m;
2365   }
2366
2367   // fail_high_ply_1() checks if some thread is currently resolving a fail
2368   // high at ply 1 at the node below the first root node.  This information
2369   // is used for time managment.
2370
2371   bool fail_high_ply_1() {
2372     for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2373       if(Threads[i].failHighPly1)
2374         return true;
2375     return false;
2376   }
2377
2378
2379   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2380   // since the beginning of the current search.
2381
2382   int current_search_time() {
2383     return get_system_time() - SearchStartTime;
2384   }
2385
2386
2387   // nps() computes the current nodes/second count.
2388
2389   int nps() {
2390     int t = current_search_time();
2391     return (t > 0)? int((nodes_searched() * 1000) / t) : 0;
2392   }
2393
2394
2395   // poll() performs two different functions:  It polls for user input, and it
2396   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2397   // search.
2398
2399   void poll() {
2400
2401     static int lastInfoTime;
2402     int t = current_search_time();
2403
2404     //  Poll for input
2405     if (Bioskey())
2406     {
2407         // We are line oriented, don't read single chars
2408         std::string command;
2409         if (!std::getline(std::cin, command))
2410             command = "quit";
2411
2412         if (command == "quit")
2413         {
2414             AbortSearch = true;
2415             PonderSearch = false;
2416             Quit = true;
2417         }
2418         else if(command == "stop")
2419         {
2420             AbortSearch = true;
2421             PonderSearch = false;
2422         }
2423         else if(command == "ponderhit")
2424             ponderhit();
2425     }
2426     // Print search information
2427     if (t < 1000)
2428         lastInfoTime = 0;
2429
2430     else if (lastInfoTime > t)
2431         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2432         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2433         lastInfoTime = 0;
2434
2435     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2436     {
2437         lastInfoTime = t;
2438         lock_grab(&IOLock);
2439         if (dbg_show_mean)
2440             dbg_print_mean();
2441
2442         if (dbg_show_hit_rate)
2443             dbg_print_hit_rate();
2444
2445         std::cout << "info nodes " << nodes_searched() << " nps " << nps()
2446                   << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << std::endl;
2447         lock_release(&IOLock);
2448         if (ShowCurrentLine)
2449             Threads[0].printCurrentLine = true;
2450     }
2451     // Should we stop the search?
2452     if (PonderSearch)
2453         return;
2454
2455     bool overTime =     t > AbsoluteMaxSearchTime
2456                      || (RootMoveNumber == 1 && t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime)
2457                      || (  !FailHigh && !fail_high_ply_1() && !Problem
2458                          && t > 6*(MaxSearchTime + ExtraSearchTime));
2459
2460     if (   (Iteration >= 2 && (!InfiniteSearch && overTime))
2461         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2462         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && nodes_searched() >= MaxNodes))
2463         AbortSearch = true;
2464   }
2465
2466
2467   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2468   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2469   // it correctly predicted the opponent's move.
2470
2471   void ponderhit() {
2472     int t = current_search_time();
2473     PonderSearch = false;
2474     if(Iteration >= 2 &&
2475        (!InfiniteSearch && (StopOnPonderhit ||
2476                             t > AbsoluteMaxSearchTime ||
2477                             (RootMoveNumber == 1 &&
2478                              t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime) ||
2479                             (!FailHigh && !fail_high_ply_1() && !Problem &&
2480                              t > 6*(MaxSearchTime + ExtraSearchTime)))))
2481       AbortSearch = true;
2482   }
2483
2484
2485   // print_current_line() prints the current line of search for a given
2486   // thread.  Called when the UCI option UCI_ShowCurrLine is 'true'.
2487
2488   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2489     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2490     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2491
2492     if(!Threads[threadID].idle) {
2493       lock_grab(&IOLock);
2494       std::cout << "info currline " << (threadID + 1);
2495       for(int p = 0; p < ply; p++)
2496         std::cout << " " << ss[p].currentMove;
2497       std::cout << std::endl;
2498       lock_release(&IOLock);
2499     }
2500     Threads[threadID].printCurrentLine = false;
2501     if(threadID + 1 < ActiveThreads)
2502       Threads[threadID + 1].printCurrentLine = true;
2503   }
2504
2505
2506   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2507   // while the program is pondering.  The point is to work around a wrinkle in
2508   // the UCI protocol:  When pondering, the engine is not allowed to give a
2509   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2510   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2511   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2512
2513   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2514     std::string command;
2515
2516     while(true) {
2517       if(!std::getline(std::cin, command))
2518         command = "quit";
2519
2520       if(command == "quit") {
2521         OpeningBook.close();
2522         stop_threads();
2523         quit_eval();
2524         exit(0);
2525       }
2526       else if(command == "ponderhit" || command == "stop")
2527         break;
2528     }
2529   }
2530
2531
2532   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2533   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2534   // object for which the current thread is the master.
2535
2536   void idle_loop(int threadID, SplitPoint *waitSp) {
2537     assert(threadID >= 0 && threadID < THREAD_MAX);
2538
2539     Threads[threadID].running = true;
2540
2541     while(true) {
2542       if(AllThreadsShouldExit && threadID != 0)
2543         break;
2544
2545       // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled instead
2546       // of wasting CPU time polling for work:
2547       while(threadID != 0 && (Idle || threadID >= ActiveThreads)) {
2548 #if !defined(_MSC_VER)
2549         pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2550         if(Idle || threadID >= ActiveThreads)
2551           pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2552         pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2553 #else
2554         WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2555 #endif
2556       }
2557
2558       // If this thread has been assigned work, launch a search:
2559       if(Threads[threadID].workIsWaiting) {
2560         Threads[threadID].workIsWaiting = false;
2561         if(Threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2562           sp_search_pv(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2563         else
2564           sp_search(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2565         Threads[threadID].idle = true;
2566       }
2567
2568       // If this thread is the master of a split point and all threads have
2569       // finished their work at this split point, return from the idle loop:
2570       if(waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2571         return;
2572     }
2573
2574     Threads[threadID].running = false;
2575   }
2576
2577
2578   // init_split_point_stack() is called during program initialization, and
2579   // initializes all split point objects.
2580
2581   void init_split_point_stack() {
2582     for(int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2583       for(int j = 0; j < MaxActiveSplitPoints; j++) {
2584         SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2585         lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2586       }
2587   }
2588
2589
2590   // destroy_split_point_stack() is called when the program exits, and
2591   // destroys all locks in the precomputed split point objects.
2592
2593   void destroy_split_point_stack() {
2594     for(int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2595       for(int j = 0; j < MaxActiveSplitPoints; j++)
2596         lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2597   }
2598
2599
2600   // thread_should_stop() checks whether the thread with a given threadID has
2601   // been asked to stop, directly or indirectly.  This can happen if a beta
2602   // cutoff has occured in thre thread's currently active split point, or in
2603   // some ancestor of the current split point.
2604
2605   bool thread_should_stop(int threadID) {
2606     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2607
2608     SplitPoint *sp;
2609
2610     if(Threads[threadID].stop)
2611       return true;
2612     if(ActiveThreads <= 2)
2613       return false;
2614     for(sp = Threads[threadID].splitPoint; sp != NULL; sp = sp->parent)
2615       if(sp->finished) {
2616         Threads[threadID].stop = true;
2617         return true;
2618       }
2619     return false;
2620   }
2621
2622
2623   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2624   // available to help the thread with threadID "master" at a split point.  An
2625   // obvious requirement is that "slave" must be idle.  With more than two
2626   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2627   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2628   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2629   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2630
2631   bool thread_is_available(int slave, int master) {
2632     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2633     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2634     assert(ActiveThreads > 1);
2635
2636     if(!Threads[slave].idle || slave == master)
2637       return false;
2638
2639     if(Threads[slave].activeSplitPoints == 0)
2640       // No active split points means that the thread is available as a slave
2641       // for any other thread.
2642       return true;
2643
2644     if(ActiveThreads == 2)
2645       return true;
2646
2647     // Apply the "helpful master" concept if possible.
2648     if(SplitPointStack[slave][Threads[slave].activeSplitPoints-1].slaves[master])
2649       return true;
2650
2651     return false;
2652   }
2653
2654
2655   // idle_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2656   // a slave for the thread with threadID "master".
2657
2658   bool idle_thread_exists(int master) {
2659     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2660     assert(ActiveThreads > 1);
2661
2662     for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2663       if(thread_is_available(i, master))
2664         return true;
2665     return false;
2666   }
2667
2668
2669   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2670   // several threads at PV nodes.  If it does not succeed in splitting the
2671   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2672   // split point objects), the function immediately returns false.  If
2673   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2674   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2675   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2676   // helper threads that they have been assigned work.  This will cause them
2677   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv().  When all
2678   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2679   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2680
2681   bool split(const Position &p, SearchStack *sstck, int ply,
2682              Value *alpha, Value *beta, Value *bestValue,
2683              Depth depth, int *moves,
2684              MovePicker *mp, Bitboard dcCandidates, int master, bool pvNode) {
2685     assert(p.is_ok());
2686     assert(sstck != NULL);
2687     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2688     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE && *bestValue <= *alpha);
2689     assert(!pvNode || *alpha < *beta);
2690     assert(*beta <= VALUE_INFINITE);
2691     assert(depth > Depth(0));
2692     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2693     assert(ActiveThreads > 1);
2694
2695     SplitPoint *splitPoint;
2696     int i;
2697
2698     lock_grab(&MPLock);
2699
2700     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2701     // active split points, don't split:
2702     if(!idle_thread_exists(master) ||
2703        Threads[master].activeSplitPoints >= MaxActiveSplitPoints) {
2704       lock_release(&MPLock);
2705       return false;
2706     }
2707
2708     // Pick the next available split point object from the split point stack:
2709     splitPoint = SplitPointStack[master] + Threads[master].activeSplitPoints;
2710     Threads[master].activeSplitPoints++;
2711
2712     // Initialize the split point object:
2713     splitPoint->parent = Threads[master].splitPoint;
2714     splitPoint->finished = false;
2715     splitPoint->ply = ply;
2716     splitPoint->depth = depth;
2717     splitPoint->alpha = pvNode? *alpha : (*beta - 1);
2718     splitPoint->beta = *beta;
2719     splitPoint->pvNode = pvNode;
2720     splitPoint->dcCandidates = dcCandidates;
2721     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2722     splitPoint->master = master;
2723     splitPoint->mp = mp;
2724     splitPoint->moves = *moves;
2725     splitPoint->cpus = 1;
2726     splitPoint->pos.copy(p);
2727     splitPoint->parentSstack = sstck;
2728     for(i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2729       splitPoint->slaves[i] = 0;
2730
2731     // Copy the current position and the search stack to the master thread:
2732     memcpy(splitPoint->sstack[master], sstck, (ply+1)*sizeof(SearchStack));
2733     Threads[master].splitPoint = splitPoint;
2734
2735     // Make copies of the current position and search stack for each thread:
2736     for(i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint;
2737         i++)
2738       if(thread_is_available(i, master)) {
2739         memcpy(splitPoint->sstack[i], sstck, (ply+1)*sizeof(SearchStack));
2740         Threads[i].splitPoint = splitPoint;
2741         splitPoint->slaves[i] = 1;
2742         splitPoint->cpus++;
2743       }
2744
2745     // Tell the threads that they have work to do.  This will make them leave
2746     // their idle loop.
2747     for(i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2748       if(i == master || splitPoint->slaves[i]) {
2749         Threads[i].workIsWaiting = true;
2750         Threads[i].idle = false;
2751         Threads[i].stop = false;
2752       }
2753
2754     lock_release(&MPLock);
2755
2756     // Everything is set up.  The master thread enters the idle loop, from
2757     // which it will instantly launch a search, because its workIsWaiting
2758     // slot is 'true'.  We send the split point as a second parameter to the
2759     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2760     // loop when all threads have finished their work at this split point
2761     // (i.e. when // splitPoint->cpus == 0).
2762     idle_loop(master, splitPoint);
2763
2764     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2765     // finished.  Update alpha, beta and bestvalue, and return:
2766     lock_grab(&MPLock);
2767     if(pvNode) *alpha = splitPoint->alpha;
2768     *beta = splitPoint->beta;
2769     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2770     Threads[master].stop = false;
2771     Threads[master].idle = false;
2772     Threads[master].activeSplitPoints--;
2773     Threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2774     lock_release(&MPLock);
2775
2776     return true;
2777   }
2778
2779
2780   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2781   // to start a new search from the root.
2782
2783   void wake_sleeping_threads() {
2784     if(ActiveThreads > 1) {
2785       for(int i = 1; i < ActiveThreads; i++) {
2786         Threads[i].idle = true;
2787         Threads[i].workIsWaiting = false;
2788       }
2789 #if !defined(_MSC_VER)
2790       pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2791       pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2792       pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2793 #else
2794       for(int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
2795         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2796 #endif
2797     }
2798   }
2799
2800
2801   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2802   // launched.  It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2803   // threadID.  There are two versions of this function; one for POSIX threads
2804   // and one for Windows threads.
2805
2806 #if !defined(_MSC_VER)
2807
2808   void *init_thread(void *threadID) {
2809     idle_loop(*(int *)threadID, NULL);
2810     return NULL;
2811   }
2812
2813 #else
2814
2815   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2816     idle_loop(*(int *)threadID, NULL);
2817     return NULL;
2818   }
2819
2820 #endif
2821
2822 }