]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
e64b9a7d5fa2673c693d85d974673b5d48d49c4e
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2009 Marco Costalba
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45 using std::cout;
46 using std::endl;
47
48 ////
49 //// Local definitions
50 ////
51
52 namespace {
53
54   /// Types
55
56   // IterationInfoType stores search results for each iteration
57   //
58   // Because we use relatively small (dynamic) aspiration window,
59   // there happens many fail highs and fail lows in root. And
60   // because we don't do researches in those cases, "value" stored
61   // here is not necessarily exact. Instead in case of fail high/low
62   // we guess what the right value might be and store our guess
63   // as a "speculated value" and then move on. Speculated values are
64   // used just to calculate aspiration window width, so also if are
65   // not exact is not big a problem.
66
67   struct IterationInfoType {
68
69     IterationInfoType(Value v = Value(0), Value sv = Value(0))
70     : value(v), speculatedValue(sv) {}
71
72     Value value, speculatedValue;
73   };
74
75
76   // The BetaCounterType class is used to order moves at ply one.
77   // Apart for the first one that has its score, following moves
78   // normally have score -VALUE_INFINITE, so are ordered according
79   // to the number of beta cutoffs occurred under their subtree during
80   // the last iteration. The counters are per thread variables to avoid
81   // concurrent accessing under SMP case.
82
83   struct BetaCounterType {
84
85     BetaCounterType();
86     void clear();
87     void add(Color us, Depth d, int threadID);
88     void read(Color us, int64_t& our, int64_t& their);
89   };
90
91
92   // The RootMove class is used for moves at the root at the tree. For each
93   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
94   // in the case of moves which fail low).
95
96   struct RootMove {
97
98     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
99
100     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
101     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
102     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
103     // have equal score but m1 has the higher node count.
104     bool operator<(const RootMove& m) const {
105
106         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
107     }
108
109     Move move;
110     Value score;
111     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
112     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
113   };
114
115
116   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
117   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
118
119   class RootMoveList {
120
121   public:
122     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
123
124     int move_count() const { return count; }
125     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
126     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
127     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
128     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
129     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
130
131     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
132     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
133     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
134     void sort();
135     void sort_multipv(int n);
136
137   private:
138     static const int MaxRootMoves = 500;
139     RootMove moves[MaxRootMoves];
140     int count;
141   };
142
143
144   /// Constants
145
146   // Search depth at iteration 1
147   const Depth InitialDepth = OnePly;
148
149   // Depth limit for selective search
150   const Depth SelectiveDepth = 7 * OnePly;
151
152   // Use internal iterative deepening?
153   const bool UseIIDAtPVNodes = true;
154   const bool UseIIDAtNonPVNodes = true;
155
156   // Internal iterative deepening margin. At Non-PV moves, when
157   // UseIIDAtNonPVNodes is true, we do an internal iterative deepening
158   // search when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
159   const Value IIDMargin = Value(0x100);
160
161   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
162   // better than the second best move.
163   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
164
165   // Problem margin. If the score of the first move at iteration N+1 has
166   // dropped by more than this since iteration N, the boolean variable
167   // "Problem" is set to true, which will make the program spend some extra
168   // time looking for a better move.
169   const Value ProblemMargin = Value(0x28);
170
171   // No problem margin. If the boolean "Problem" is true, and a new move
172   // is found at the root which is less than NoProblemMargin worse than the
173   // best move from the previous iteration, Problem is set back to false.
174   const Value NoProblemMargin = Value(0x14);
175
176   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
177   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
178   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
179
180   // If the TT move is at least SingleReplyMargin better then the
181   // remaining ones we will extend it.
182   const Value SingleReplyMargin = Value(0x20);
183
184   // Margins for futility pruning in the quiescence search, and at frontier
185   // and near frontier nodes.
186   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
187
188   // Each move futility margin is decreased
189   const Value IncrementalFutilityMargin = Value(0x8);
190
191   // Depth limit for razoring
192   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
193
194   /// Variables initialized by UCI options
195
196   // Depth limit for use of dynamic threat detection
197   Depth ThreatDepth;
198
199   // Last seconds noise filtering (LSN)
200   const bool UseLSNFiltering = true;
201   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
202   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
203   bool loseOnTime = false;
204
205   // Extensions. Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
206   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
207   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
208
209   // Iteration counters
210   int Iteration;
211   BetaCounterType BetaCounter;
212
213   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
214   IterationInfoType IterationInfo[PLY_MAX_PLUS_2];
215   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
216
217   // MultiPV mode
218   int MultiPV;
219
220   // Time managment variables
221   int RootMoveNumber;
222   int SearchStartTime;
223   int MaxNodes, MaxDepth;
224   int MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
225   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
226   bool AbortSearch, Quit;
227   bool FailHigh, FailLow, Problem;
228
229   // Show current line?
230   bool ShowCurrentLine;
231
232   // Log file
233   bool UseLogFile;
234   std::ofstream LogFile;
235
236   // Natural logarithmic lookup table and its getter function
237   double lnArray[512];
238   inline double ln(int i) { return lnArray[i]; }
239
240   // MP related variables
241   int ActiveThreads = 1;
242   Depth MinimumSplitDepth;
243   int MaxThreadsPerSplitPoint;
244   Thread Threads[THREAD_MAX];
245   Lock MPLock;
246   Lock IOLock;
247   bool AllThreadsShouldExit = false;
248   SplitPoint SplitPointStack[THREAD_MAX][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
249   bool Idle = true;
250
251 #if !defined(_MSC_VER)
252   pthread_cond_t WaitCond;
253   pthread_mutex_t WaitLock;
254 #else
255   HANDLE SitIdleEvent[THREAD_MAX];
256 #endif
257
258   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different
259   // cache lines (64 bytes each) from the heavy SMP read accessed variables.
260   int NodesSincePoll;
261   int NodesBetweenPolls = 30000;
262
263   // History table
264   History H;
265
266   /// Functions
267
268   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
269   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value alpha, Value beta);
270   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
271   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove = MOVE_NONE);
272   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
273   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
274   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
275   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
276   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
277   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
278   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
279   bool value_is_mate(Value value);
280   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
281   Depth extension(const Position&, Move, bool, bool, bool, bool, bool, bool*);
282   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
283   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
284   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
285   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
286   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
287   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
288   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
289
290   bool fail_high_ply_1();
291   int current_search_time();
292   int nps();
293   void poll();
294   void ponderhit();
295   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
296   void wait_for_stop_or_ponderhit();
297   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
298
299   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp);
300   void init_split_point_stack();
301   void destroy_split_point_stack();
302   bool thread_should_stop(int threadID);
303   bool thread_is_available(int slave, int master);
304   bool idle_thread_exists(int master);
305   bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply,
306              Value *alpha, Value *beta, Value *bestValue,
307              const Value futilityValue, Depth depth, int *moves,
308              MovePicker *mp, int master, bool pvNode);
309   void wake_sleeping_threads();
310
311 #if !defined(_MSC_VER)
312   void *init_thread(void *threadID);
313 #else
314   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
315 #endif
316
317 }
318
319
320 ////
321 //// Functions
322 ////
323
324
325 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
326 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
327
328 int perft(Position& pos, Depth depth)
329 {
330     Move move;
331     int sum = 0;
332     MovePicker mp = MovePicker(pos, MOVE_NONE, depth, H);
333
334     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
335     // the moves, just to count them.
336     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
337     {
338         while (mp.get_next_move()) sum++;
339         return sum;
340     }
341
342     // Loop through all legal moves
343     CheckInfo ci(pos);
344     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
345     {
346         StateInfo st;
347         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
348         sum += perft(pos, depth - OnePly);
349         pos.undo_move(move);
350     }
351     return sum;
352 }
353
354
355 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
356 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
357 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
358 /// when a quit command is received during the search.
359
360 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
361            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
362            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
363
364   // Initialize global search variables
365   Idle = StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = false;
366   FailHigh = FailLow = Problem = false;
367   NodesSincePoll = 0;
368   SearchStartTime = get_system_time();
369   ExactMaxTime = maxTime;
370   MaxDepth = maxDepth;
371   MaxNodes = maxNodes;
372   InfiniteSearch = infinite;
373   PonderSearch = ponder;
374   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
375
376   // Look for a book move, only during games, not tests
377   if (UseTimeManagement && !ponder && get_option_value_bool("OwnBook"))
378   {
379       Move bookMove;
380       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
381           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
382
383       bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
384       if (bookMove != MOVE_NONE)
385       {
386           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
387           return true;
388       }
389   }
390
391   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
392   {
393       Threads[i].nodes = 0ULL;
394       Threads[i].failHighPly1 = false;
395   }
396
397   if (button_was_pressed("New Game"))
398       loseOnTime = false; // Reset at the beginning of a new game
399
400   // Read UCI option values
401   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
402   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
403       TT.clear();
404
405   bool PonderingEnabled = get_option_value_bool("Ponder");
406   MultiPV = get_option_value_int("MultiPV");
407
408   CheckExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
409   CheckExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
410
411   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
412   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
413
414   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
415   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
416
417   PassedPawnExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
418   PassedPawnExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
419
420   PawnEndgameExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
421   PawnEndgameExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
422
423   MateThreatExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
424   MateThreatExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
425
426   ThreatDepth   = get_option_value_int("Threat Depth") * OnePly;
427
428   Chess960 = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
429   ShowCurrentLine = get_option_value_bool("UCI_ShowCurrLine");
430   UseLogFile = get_option_value_bool("Use Search Log");
431   if (UseLogFile)
432       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
433
434   MinimumSplitDepth = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
435   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
436
437   read_weights(pos.side_to_move());
438
439   // Set the number of active threads
440   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
441   if (newActiveThreads != ActiveThreads)
442   {
443       ActiveThreads = newActiveThreads;
444       init_eval(ActiveThreads);
445       // HACK: init_eval() destroys the static castleRightsMask[] array in the
446       // Position class. The below line repairs the damage.
447       Position p(pos.to_fen());
448       assert(pos.is_ok());
449   }
450
451   // Wake up sleeping threads
452   wake_sleeping_threads();
453
454   for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
455       assert(thread_is_available(i, 0));
456
457   // Set thinking time
458   int myTime = time[side_to_move];
459   int myIncrement = increment[side_to_move];
460   if (UseTimeManagement)
461   {
462       if (!movesToGo) // Sudden death time control
463       {
464           if (myIncrement)
465           {
466               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
467               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
468           }
469           else // Blitz game without increment
470           {
471               MaxSearchTime = myTime / 30;
472               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
473           }
474       }
475       else // (x moves) / (y minutes)
476       {
477           if (movesToGo == 1)
478           {
479               MaxSearchTime = myTime / 2;
480               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
481           }
482           else
483           {
484               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
485               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
486           }
487       }
488
489       if (PonderingEnabled)
490       {
491           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
492           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
493       }
494   }
495
496   // Set best NodesBetweenPolls interval
497   if (MaxNodes)
498       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
499   else if (myTime && myTime < 1000)
500       NodesBetweenPolls = 1000;
501   else if (myTime && myTime < 5000)
502       NodesBetweenPolls = 5000;
503   else
504       NodesBetweenPolls = 30000;
505
506   // Write information to search log file
507   if (UseLogFile)
508       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
509               << "infinite: "  << infinite
510               << " ponder: "   << ponder
511               << " time: "     << myTime
512               << " increment: " << myIncrement
513               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
514
515   // LSN filtering. Used only for developing purpose. Disabled by default.
516   if (   UseLSNFiltering
517       && loseOnTime)
518   {
519       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
520        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
521            /* wait here */;
522   }
523
524   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
525   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
526
527
528   if (UseLSNFiltering)
529   {
530       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
531       // decide to lose on time.
532       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
533           && myTime < LSNTime
534           && myIncrement == 0
535           && movesToGo == 0
536           && v < -LSNValue)
537       {
538           loseOnTime = true;
539       }
540       else if (loseOnTime)
541       {
542           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
543           loseOnTime = false;
544       }
545   }
546
547   if (UseLogFile)
548       LogFile.close();
549
550   Idle = true;
551   return !Quit;
552 }
553
554
555 /// init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
556 /// and initializes the split point stack and the global locks and condition
557 /// objects.
558
559 void init_threads() {
560
561   volatile int i;
562   bool ok;
563
564 #if !defined(_MSC_VER)
565   pthread_t pthread[1];
566 #endif
567
568   // Init our logarithmic lookup table
569   for (i = 0; i < 512; i++)
570       lnArray[i] = log(double(i)); // log() returns base-e logarithm
571
572   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
573       Threads[i].activeSplitPoints = 0;
574
575   // Initialize global locks
576   lock_init(&MPLock, NULL);
577   lock_init(&IOLock, NULL);
578
579   init_split_point_stack();
580
581 #if !defined(_MSC_VER)
582   pthread_mutex_init(&WaitLock, NULL);
583   pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
584 #else
585   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
586       SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
587 #endif
588
589   // All threads except the main thread should be initialized to idle state
590   for (i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
591   {
592       Threads[i].stop = false;
593       Threads[i].workIsWaiting = false;
594       Threads[i].idle = true;
595       Threads[i].running = false;
596   }
597
598   // Launch the helper threads
599   for (i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
600   {
601 #if !defined(_MSC_VER)
602       ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
603 #else
604       DWORD iID[1];
605       ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, iID) != NULL);
606 #endif
607
608       if (!ok)
609       {
610           cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
611           Application::exit_with_failure();
612       }
613
614       // Wait until the thread has finished launching
615       while (!Threads[i].running);
616   }
617 }
618
619
620 /// stop_threads() is called when the program exits. It makes all the
621 /// helper threads exit cleanly.
622
623 void stop_threads() {
624
625   ActiveThreads = THREAD_MAX;  // HACK
626   Idle = false;  // HACK
627   wake_sleeping_threads();
628   AllThreadsShouldExit = true;
629   for (int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
630   {
631       Threads[i].stop = true;
632       while (Threads[i].running);
633   }
634   destroy_split_point_stack();
635 }
636
637
638 /// nodes_searched() returns the total number of nodes searched so far in
639 /// the current search.
640
641 int64_t nodes_searched() {
642
643   int64_t result = 0ULL;
644   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
645       result += Threads[i].nodes;
646   return result;
647 }
648
649
650 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
651 // new search from the root.
652 void SearchStack::init(int ply) {
653
654   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
655   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
656   reduction = Depth(0);
657   eval = VALUE_NONE;
658   evalInfo = NULL;
659 }
660
661 void SearchStack::initKillers() {
662
663   mateKiller = MOVE_NONE;
664   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
665       killers[i] = MOVE_NONE;
666 }
667
668 namespace {
669
670   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
671   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
672   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
673   // reached.
674
675   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
676
677     Position p(pos);
678     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
679
680     // searchMoves are verified, copied, scored and sorted
681     RootMoveList rml(p, searchMoves);
682
683     if (rml.move_count() == 0)
684     {
685         if (PonderSearch)
686             wait_for_stop_or_ponderhit();
687
688         return pos.is_check()? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
689     }
690
691     // Print RootMoveList c'tor startup scoring to the standard output,
692     // so that we print information also for iteration 1.
693     cout << "info depth " << 1 << "\ninfo depth " << 1
694          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
695          << " time " << current_search_time()
696          << " nodes " << nodes_searched()
697          << " nps " << nps()
698          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
699
700     // Initialize
701     TT.new_search();
702     H.clear();
703     init_ss_array(ss);
704     IterationInfo[1] = IterationInfoType(rml.get_move_score(0), rml.get_move_score(0));
705     Iteration = 1;
706
707     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
708     Move EasyMove = MOVE_NONE;
709     if (   rml.move_count() == 1
710         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
711         EasyMove = rml.get_move(0);
712
713     // Iterative deepening loop
714     while (Iteration < PLY_MAX)
715     {
716         // Initialize iteration
717         rml.sort();
718         Iteration++;
719         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
720         if (Iteration <= 5)
721             ExtraSearchTime = 0;
722
723         cout << "info depth " << Iteration << endl;
724
725         // Calculate dynamic search window based on previous iterations
726         Value alpha, beta;
727
728         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(IterationInfo[Iteration - 1].value) < VALUE_KNOWN_WIN)
729         {
730             int prevDelta1 = IterationInfo[Iteration - 1].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue;
731             int prevDelta2 = IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 3].speculatedValue;
732
733             int delta = Max(2 * abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2), ProblemMargin);
734
735             alpha = Max(IterationInfo[Iteration - 1].value - delta, -VALUE_INFINITE);
736             beta  = Min(IterationInfo[Iteration - 1].value + delta,  VALUE_INFINITE);
737         }
738         else
739         {
740             alpha = - VALUE_INFINITE;
741             beta  =   VALUE_INFINITE;
742         }
743
744         // Search to the current depth
745         Value value = root_search(p, ss, rml, alpha, beta);
746
747         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
748         // been overwritten during the search.
749         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
750
751         if (AbortSearch)
752             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
753
754         //Save info about search result
755         Value speculatedValue;
756         bool fHigh = false;
757         bool fLow = false;
758         Value delta = value - IterationInfo[Iteration - 1].value;
759
760         if (value >= beta)
761         {
762             assert(delta > 0);
763
764             fHigh = true;
765             speculatedValue = value + delta;
766             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 2; // Allocate more time
767         }
768         else if (value <= alpha)
769         {
770             assert(value == alpha);
771             assert(delta < 0);
772
773             fLow = true;
774             speculatedValue = value + delta;
775             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 3; // Allocate more time
776         } else
777             speculatedValue = value;
778
779         speculatedValue = Min(Max(speculatedValue, -VALUE_INFINITE), VALUE_INFINITE);
780         IterationInfo[Iteration] = IterationInfoType(value, speculatedValue);
781
782         // Drop the easy move if it differs from the new best move
783         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
784             EasyMove = MOVE_NONE;
785
786         Problem = false;
787
788         if (UseTimeManagement)
789         {
790             // Time to stop?
791             bool stopSearch = false;
792
793             // Stop search early if there is only a single legal move,
794             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
795             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
796                 stopSearch = true;
797
798             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
799             if (  Iteration >= 6
800                 && abs(IterationInfo[Iteration].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100
801                 && abs(IterationInfo[Iteration-1].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
802                 stopSearch = true;
803
804             // Stop search early if one move seems to be much better than the rest
805             int64_t nodes = nodes_searched();
806             if (   Iteration >= 8
807                 && !fLow
808                 && !fHigh
809                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
810                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
811                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
812                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
813                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
814                 stopSearch = true;
815
816             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
817             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
818                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
819                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
820
821             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
822             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
823             // move at the next iteration anyway.
824             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
825                 stopSearch = true;
826
827             if (stopSearch)
828             {
829                 if (!PonderSearch)
830                     break;
831                 else
832                     StopOnPonderhit = true;
833             }
834         }
835
836         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
837             break;
838     }
839
840     rml.sort();
841
842     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
843     // best move before we are told to do so.
844     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
845         wait_for_stop_or_ponderhit();
846     else
847         // Print final search statistics
848         cout << "info nodes " << nodes_searched()
849              << " nps " << nps()
850              << " time " << current_search_time()
851              << " hashfull " << TT.full() << endl;
852
853     // Print the best move and the ponder move to the standard output
854     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
855     {
856         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
857         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
858     }
859     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
860     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
861         cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
862
863     cout << endl;
864
865     if (UseLogFile)
866     {
867         if (dbg_show_mean)
868             dbg_print_mean(LogFile);
869
870         if (dbg_show_hit_rate)
871             dbg_print_hit_rate(LogFile);
872
873         LogFile << "\nNodes: " << nodes_searched()
874                 << "\nNodes/second: " << nps()
875                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]);
876
877         StateInfo st;
878         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
879         LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) << endl;
880     }
881     return rml.get_move_score(0);
882   }
883
884
885   // root_search() is the function which searches the root node. It is
886   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
887   // scheme and prints some information to the standard output.
888
889   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value alpha, Value beta) {
890
891     Value oldAlpha = alpha;
892     Value value = -VALUE_INFINITE;
893     CheckInfo ci(pos);
894     bool isCheck = pos.is_check();
895
896     // Evaluate the position statically
897     EvalInfo ei;
898     if (!isCheck)
899         ss[0].eval = evaluate(pos, ei, 0);
900     else
901         ss[0].eval = VALUE_NONE;
902
903     // Loop through all the moves in the root move list
904     for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
905     {
906         if (alpha >= beta)
907         {
908             // We failed high, invalidate and skip next moves, leave node-counters
909             // and beta-counters as they are and quickly return, we will try to do
910             // a research at the next iteration with a bigger aspiration window.
911             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
912             continue;
913         }
914         int64_t nodes;
915         Move move;
916         StateInfo st;
917         Depth depth, ext, newDepth;
918
919         RootMoveNumber = i + 1;
920         FailHigh = false;
921
922         // Save the current node count before the move is searched
923         nodes = nodes_searched();
924
925         // Reset beta cut-off counters
926         BetaCounter.clear();
927
928         // Pick the next root move, and print the move and the move number to
929         // the standard output.
930         move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
931
932         if (current_search_time() >= 1000)
933             cout << "info currmove " << move
934                  << " currmovenumber " << RootMoveNumber << endl;
935
936         // Decide search depth for this move
937         bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
938         bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
939         bool dangerous;
940         depth =  (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
941         ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
942         newDepth = depth + ext;
943
944         // Make the move, and search it
945         pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
946
947         if (i < MultiPV)
948         {
949             // Aspiration window is disabled in multi-pv case
950             if (MultiPV > 1)
951                 alpha = -VALUE_INFINITE;
952
953             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
954
955             // If the value has dropped a lot compared to the last iteration,
956             // set the boolean variable Problem to true. This variable is used
957             // for time managment: When Problem is true, we try to complete the
958             // current iteration before playing a move.
959             Problem = (   Iteration >= 2
960                        && value <= IterationInfo[Iteration - 1].value - ProblemMargin);
961
962             if (Problem && StopOnPonderhit)
963                 StopOnPonderhit = false;
964         }
965         else
966         {
967             // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
968             // if the move fails high will be re-searched at full depth.
969             bool doFullDepthSearch = true;
970
971             if (   depth >= 3*OnePly // FIXME was newDepth
972                 && !dangerous
973                 && !captureOrPromotion
974                 && !move_is_castle(move))
975             {
976                 double red = 0.5 + ln(RootMoveNumber - MultiPV + 1) * ln(depth / 2) / 6.0;
977                 if (red >= 1.0)
978                 {
979                     ss[0].reduction = Depth(int(floor(red * int(OnePly))));
980                     value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[0].reduction, 1, true, 0);
981                     doFullDepthSearch = (value > alpha);
982                 }
983             }
984
985             if (doFullDepthSearch)
986             {
987                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
988
989                 if (value > alpha)
990                 {
991                     // Fail high! Set the boolean variable FailHigh to true, and
992                     // re-search the move using a PV search. The variable FailHigh
993                     // is used for time managment: We try to avoid aborting the
994                     // search prematurely during a fail high research.
995                     FailHigh = true;
996                     value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
997                 }
998             }
999         }
1000
1001         pos.undo_move(move);
1002
1003         // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
1004         // was aborted because the user interrupted the search or because we
1005         // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1006         // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
1007         // move and/or PV.
1008         if (AbortSearch)
1009             break;
1010
1011         // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
1012         // info is used to sort the root moves at the next iteration.
1013         int64_t our, their;
1014         BetaCounter.read(pos.side_to_move(), our, their);
1015         rml.set_beta_counters(i, our, their);
1016         rml.set_move_nodes(i, nodes_searched() - nodes);
1017
1018         assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
1019
1020         if (value <= alpha && i >= MultiPV)
1021             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
1022         else
1023         {
1024             // PV move or new best move!
1025
1026             // Update PV
1027             rml.set_move_score(i, value);
1028             update_pv(ss, 0);
1029             TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
1030             rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
1031
1032             if (MultiPV == 1)
1033             {
1034                 // We record how often the best move has been changed in each
1035                 // iteration. This information is used for time managment: When
1036                 // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1037                 if (i > 0)
1038                     BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
1039
1040                 // Print search information to the standard output
1041                 cout << "info depth " << Iteration
1042                      << " score " << value_to_string(value)
1043                      << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
1044                         ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
1045                      << " time "  << current_search_time()
1046                      << " nodes " << nodes_searched()
1047                      << " nps "   << nps()
1048                      << " pv ";
1049
1050                 for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
1051                     cout << ss[0].pv[j] << " ";
1052
1053                 cout << endl;
1054
1055                 if (UseLogFile)
1056                 {
1057                     ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
1058                                     : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
1059
1060                     LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
1061                                          nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
1062                 }
1063                 if (value > alpha)
1064                     alpha = value;
1065
1066                 // Reset the global variable Problem to false if the value isn't too
1067                 // far below the final value from the last iteration.
1068                 if (value > IterationInfo[Iteration - 1].value - NoProblemMargin)
1069                     Problem = false;
1070             }
1071             else // MultiPV > 1
1072             {
1073                 rml.sort_multipv(i);
1074                 for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
1075                 {
1076                     cout << "info multipv " << j + 1
1077                          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
1078                          << " depth " << ((j <= i)? Iteration : Iteration - 1)
1079                          << " time " << current_search_time()
1080                          << " nodes " << nodes_searched()
1081                          << " nps " << nps()
1082                          << " pv ";
1083
1084                     for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
1085                         cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1086
1087                     cout << endl;
1088                 }
1089                 alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV-1));
1090             }
1091         } // PV move or new best move
1092
1093         assert(alpha >= oldAlpha);
1094
1095         FailLow = (alpha == oldAlpha);
1096     }
1097     return alpha;
1098   }
1099
1100
1101   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1102
1103   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1104                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1105
1106     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1107     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1108     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1109     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1110
1111     Move movesSearched[256];
1112     StateInfo st;
1113     const TTEntry* tte;
1114     Move ttMove, move;
1115     Depth ext, newDepth;
1116     Value oldAlpha, value;
1117     bool isCheck, mateThreat, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1118     int moveCount = 0;
1119     Value bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1120
1121     if (depth < OnePly)
1122         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1123
1124     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1125     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1126     init_node(ss, ply, threadID);
1127
1128     // After init_node() that calls poll()
1129     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1130         return Value(0);
1131
1132     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1133         return VALUE_DRAW;
1134
1135     // Mate distance pruning
1136     oldAlpha = alpha;
1137     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1138     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1139     if (alpha >= beta)
1140         return alpha;
1141
1142     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1143     // pruning, but only for move ordering. This is to avoid problems in
1144     // the following areas:
1145     //
1146     // * Repetition draw detection
1147     // * Fifty move rule detection
1148     // * Searching for a mate
1149     // * Printing of full PV line
1150     //
1151     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1152     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1153
1154     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1155     if (   UseIIDAtPVNodes
1156         && depth >= 5*OnePly
1157         && ttMove == MOVE_NONE)
1158     {
1159         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1160         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1161         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1162     }
1163
1164     isCheck = pos.is_check();
1165     if (!isCheck)
1166     {
1167         // Update gain statistics of the previous move that lead
1168         // us in this position.
1169         EvalInfo ei;
1170         ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1171         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1172     }
1173
1174     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1175     // to search all moves
1176     mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1177     CheckInfo ci(pos);
1178     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1179
1180     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
1181     // occurs.
1182     while (   alpha < beta
1183            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1184            && !thread_should_stop(threadID))
1185     {
1186       assert(move_is_ok(move));
1187
1188       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1189       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1190       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1191
1192       // Decide the new search depth
1193       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1194
1195       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1196       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1197       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1198       if (   depth >= 6 * OnePly
1199           && tte
1200           && move == tte->move()
1201           && ext < OnePly
1202           && is_lower_bound(tte->type())
1203           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1204       {
1205           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1206
1207           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1208           {
1209               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingleReplyMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1210
1211               if (excValue < ttValue - SingleReplyMargin)
1212                   ext = OnePly;
1213           }
1214       }
1215
1216       newDepth = depth - OnePly + ext;
1217
1218       // Update current move
1219       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1220
1221       // Make and search the move
1222       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1223
1224       if (moveCount == 1) // The first move in list is the PV
1225           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1226       else
1227       {
1228         // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1229         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1230         bool doFullDepthSearch = true;
1231
1232         if (    depth >= 3*OnePly
1233             && !dangerous
1234             && !captureOrPromotion
1235             && !move_is_castle(move)
1236             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1237         {
1238           double red = 0.5 + ln(moveCount) * ln(depth / 2) / 6.0;
1239           if (red >= 1.0)
1240           {
1241               ss[ply].reduction = Depth(int(floor(red * int(OnePly))));
1242               value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1243               doFullDepthSearch = (value > alpha);
1244           }
1245         }
1246
1247         if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
1248         {
1249             ss[ply].reduction = Depth(0);
1250             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1251             if (value > alpha && value < beta)
1252             {
1253                 // When the search fails high at ply 1 while searching the first
1254                 // move at the root, set the flag failHighPly1. This is used for
1255                 // time managment:  We don't want to stop the search early in
1256                 // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
1257                 // result in a big drop in score at the root.
1258                 if (ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
1259                     Threads[threadID].failHighPly1 = true;
1260
1261                 // A fail high occurred. Re-search at full window (pv search)
1262                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1263                 Threads[threadID].failHighPly1 = false;
1264           }
1265         }
1266       }
1267       pos.undo_move(move);
1268
1269       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1270
1271       // New best move?
1272       if (value > bestValue)
1273       {
1274           bestValue = value;
1275           if (value > alpha)
1276           {
1277               alpha = value;
1278               update_pv(ss, ply);
1279               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1280                   ss[ply].mateKiller = move;
1281           }
1282           // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
1283           // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
1284           // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
1285           if (   ply == 1
1286               && Iteration >= 2
1287               && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
1288               Problem = true;
1289       }
1290
1291       // Split?
1292       if (   ActiveThreads > 1
1293           && bestValue < beta
1294           && depth >= MinimumSplitDepth
1295           && Iteration <= 99
1296           && idle_thread_exists(threadID)
1297           && !AbortSearch
1298           && !thread_should_stop(threadID)
1299           && split(pos, ss, ply, &alpha, &beta, &bestValue, VALUE_NONE,
1300                    depth, &moveCount, &mp, threadID, true))
1301           break;
1302     }
1303
1304     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1305     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1306     if (moveCount == 0)
1307         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1308
1309     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1310     // history counters, and killer moves.
1311     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1312         return bestValue;
1313
1314     if (bestValue <= oldAlpha)
1315         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1316
1317     else if (bestValue >= beta)
1318     {
1319         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1320         move = ss[ply].pv[ply];
1321         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1322         {
1323             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1324             update_killers(move, ss[ply]);
1325         }
1326         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1327     }
1328     else
1329         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1330
1331     return bestValue;
1332   }
1333
1334
1335   // search() is the search function for zero-width nodes.
1336
1337   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1338                int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1339
1340     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1341     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1342     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1343
1344     Move movesSearched[256];
1345     EvalInfo ei;
1346     StateInfo st;
1347     const TTEntry* tte;
1348     Move ttMove, move;
1349     Depth ext, newDepth;
1350     Value bestValue, staticValue, nullValue, value, futilityValue, futilityValueScaled;
1351     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1352     bool mateThreat = false;
1353     int moveCount = 0;
1354     futilityValue = staticValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1355
1356     if (depth < OnePly)
1357         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1358
1359     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1360     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1361     init_node(ss, ply, threadID);
1362
1363     // After init_node() that calls poll()
1364     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1365         return Value(0);
1366
1367     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1368         return VALUE_DRAW;
1369
1370     // Mate distance pruning
1371     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1372         return beta;
1373
1374     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1375         return beta - 1;
1376
1377     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1378     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exsists.
1379     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1380
1381     // Transposition table lookup
1382     tte = TT.retrieve(posKey);
1383     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1384
1385     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1386     {
1387         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1388         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1389     }
1390
1391     isCheck = pos.is_check();
1392
1393     // Calculate depth dependant futility pruning parameters
1394     const int FutilityMoveCountMargin = 3 + (1 << (3 * int(depth) / 8));
1395     const int PostFutilityValueMargin = 112 * bitScanReverse32(int(depth) * int(depth) / 2);
1396
1397     // Evaluate the position statically
1398     if (!isCheck)
1399     {
1400         if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1401             staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1402         else
1403         {
1404             staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1405             ss[ply].evalInfo = &ei;
1406         }
1407
1408         ss[ply].eval = staticValue;
1409         futilityValue = staticValue + PostFutilityValueMargin; //FIXME: Remove me, only for split
1410         staticValue = refine_eval(tte, staticValue, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1411         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1412     }
1413
1414     // Do a "stand pat". If we are above beta by a good margin then
1415     // return immediately.
1416     // FIXME: test with added condition 'allowNullmove || depth <= OnePly' and !value_is_mate(beta)
1417     // FIXME: test with modified condition 'depth < RazorDepth'
1418     if (  !isCheck
1419         && depth < SelectiveDepth
1420         && staticValue - PostFutilityValueMargin >= beta)
1421         return staticValue - PostFutilityValueMargin;
1422
1423     // Null move search
1424     if (    allowNullmove
1425         &&  depth > OnePly
1426         && !isCheck
1427         && !value_is_mate(beta)
1428         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1429         &&  staticValue >= beta - NullMoveMargin)
1430     {
1431         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1432
1433         pos.do_null_move(st);
1434
1435         // Null move dynamic reduction based on depth
1436         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1437
1438         // Null move dynamic reduction based on value
1439         if (staticValue - beta > PawnValueMidgame)
1440             R++;
1441
1442         nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1443
1444         pos.undo_null_move();
1445
1446         if (nullValue >= beta)
1447         {
1448             if (depth < 6 * OnePly)
1449                 return beta;
1450
1451             // Do zugzwang verification search
1452             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1453             if (v >= beta)
1454                 return beta;
1455         } else {
1456             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1457             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1458             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1459             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1460             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1461             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1462             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1463                 mateThreat = true;
1464
1465             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1466             if (   depth < ThreatDepth
1467                 && ss[ply - 1].reduction
1468                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1469                 return beta - 1;
1470         }
1471     }
1472     // Null move search not allowed, try razoring
1473     else if (   !value_is_mate(beta)
1474              && !isCheck
1475              && depth < RazorDepth
1476              && staticValue < beta - (NullMoveMargin + 16 * depth)
1477              && ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1478              && ttMove == MOVE_NONE
1479              && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1480     {
1481         Value rbeta = beta - (NullMoveMargin + 16 * depth);
1482         Value v = qsearch(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1483         if (v < rbeta)
1484           return v;
1485     }
1486
1487     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1488     if (UseIIDAtNonPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 8*OnePly &&
1489         !isCheck && ss[ply].eval >= beta - IIDMargin)
1490     {
1491         search(pos, ss, beta, Min(depth/2, depth-2*OnePly), ply, false, threadID);
1492         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1493         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1494     }
1495
1496     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1497     // to search all moves.
1498     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1499     CheckInfo ci(pos);
1500
1501     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1502     while (   bestValue < beta
1503            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1504            && !thread_should_stop(threadID))
1505     {
1506       assert(move_is_ok(move));
1507
1508       if (move == excludedMove)
1509           continue;
1510
1511       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1512       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1513       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1514
1515       // Decide the new search depth
1516       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1517
1518       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1519       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1520       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1521       if (   depth >= 8 * OnePly
1522           && tte
1523           && move == tte->move()
1524           && !excludedMove // Do not allow recursive single-reply search
1525           && ext < OnePly
1526           && is_lower_bound(tte->type())
1527           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1528       {
1529           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1530
1531           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1532           {
1533               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingleReplyMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1534
1535               if (excValue < ttValue - SingleReplyMargin)
1536                   ext = OnePly;
1537           }
1538       }
1539
1540       newDepth = depth - OnePly + ext;
1541
1542       // Update current move
1543       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1544
1545       // Futility pruning
1546       if (   !isCheck
1547           && !dangerous
1548           && !captureOrPromotion
1549           && !move_is_castle(move)
1550           &&  move != ttMove)
1551       {
1552           // Move count based pruning
1553           if (   moveCount >= FutilityMoveCountMargin
1554               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1555               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1556               continue;
1557
1558           // Value based pruning
1559           Depth predictedDepth = newDepth;
1560
1561           //FIXME HACK: awful code duplication
1562           double red = 0.5 + ln(moveCount) * ln(depth / 2) / 3.0;
1563           if (red >= 1.0)
1564               predictedDepth -= int(floor(red * int(OnePly)));
1565
1566           if (predictedDepth < SelectiveDepth)
1567           {
1568               int preFutilityValueMargin = 0;
1569               if (predictedDepth >= OnePly)
1570                   preFutilityValueMargin = 112 * bitScanReverse32(int(predictedDepth) * int(predictedDepth) / 2);
1571
1572               preFutilityValueMargin += H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_from(move), move_to(move)) + 45;
1573
1574               futilityValueScaled = ss[ply].eval + preFutilityValueMargin - moveCount * IncrementalFutilityMargin;
1575
1576               if (futilityValueScaled < beta)
1577               {
1578                   if (futilityValueScaled > bestValue)
1579                       bestValue = futilityValueScaled;
1580                   continue;
1581               }
1582           }
1583       }
1584
1585       // Make and search the move
1586       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1587
1588       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1589       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1590       bool doFullDepthSearch = true;
1591
1592       if (    depth >= 3*OnePly
1593           && !dangerous
1594           && !captureOrPromotion
1595           && !move_is_castle(move)
1596           && !move_is_killer(move, ss[ply])
1597           /* && move != ttMove*/)
1598       {
1599           double red = 0.5 + ln(moveCount) * ln(depth / 2) / 3.0;
1600           if (red >= 1.0)
1601           {
1602               ss[ply].reduction = Depth(int(floor(red * int(OnePly))));
1603               value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1604               doFullDepthSearch = (value >= beta);
1605           }
1606       }
1607
1608       if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
1609       {
1610           ss[ply].reduction = Depth(0);
1611           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1612       }
1613       pos.undo_move(move);
1614
1615       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1616
1617       // New best move?
1618       if (value > bestValue)
1619       {
1620           bestValue = value;
1621           if (value >= beta)
1622               update_pv(ss, ply);
1623
1624           if (value == value_mate_in(ply + 1))
1625               ss[ply].mateKiller = move;
1626       }
1627
1628       // Split?
1629       if (   ActiveThreads > 1
1630           && bestValue < beta
1631           && depth >= MinimumSplitDepth
1632           && Iteration <= 99
1633           && idle_thread_exists(threadID)
1634           && !AbortSearch
1635           && !thread_should_stop(threadID)
1636           && split(pos, ss, ply, &beta, &beta, &bestValue, futilityValue, //FIXME: SMP & futilityValue
1637                    depth, &moveCount, &mp, threadID, false))
1638           break;
1639     }
1640
1641     // All legal moves have been searched. A special case: If there were
1642     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1643     if (!moveCount)
1644         return excludedMove ? beta - 1 : (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1645
1646     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1647     // history counters, and killer moves.
1648     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1649         return bestValue;
1650
1651     if (bestValue < beta)
1652         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1653     else
1654     {
1655         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1656         move = ss[ply].pv[ply];
1657         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1658         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1659         {
1660             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1661             update_killers(move, ss[ply]);
1662         }
1663
1664     }
1665
1666     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1667
1668     return bestValue;
1669   }
1670
1671
1672   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1673   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1674   // less than OnePly).
1675
1676   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1677                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1678
1679     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1680     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1681     assert(depth <= 0);
1682     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1683     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1684
1685     EvalInfo ei;
1686     StateInfo st;
1687     Move ttMove, move;
1688     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1689     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1690     const TTEntry* tte = NULL;
1691     int moveCount = 0;
1692     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1693
1694     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1695     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1696     init_node(ss, ply, threadID);
1697
1698     // After init_node() that calls poll()
1699     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1700         return Value(0);
1701
1702     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1703         return VALUE_DRAW;
1704
1705     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1706     // pruning, but only for move ordering.
1707     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1708     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1709
1710     if (!pvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1711     {
1712         assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1713
1714         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1715         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1716     }
1717
1718     isCheck = pos.is_check();
1719
1720     // Evaluate the position statically
1721     if (isCheck)
1722         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1723     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1724         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1725     else
1726         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1727
1728     if (!isCheck)
1729     {
1730         ss[ply].eval = staticValue;
1731         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1732     }
1733
1734     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1735     // at least beta.
1736     bestValue = staticValue;
1737
1738     if (bestValue >= beta)
1739     {
1740         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1741         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin == 0)
1742             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1743
1744         return bestValue;
1745     }
1746
1747     if (bestValue > alpha)
1748         alpha = bestValue;
1749
1750     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1751     bool deepChecks = depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8;
1752
1753     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1754     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1755     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1756     // and we are near beta) will be generated.
1757     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1758     CheckInfo ci(pos);
1759     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1760     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.futilityMargin;
1761
1762     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1763     // occurs.
1764     while (   alpha < beta
1765            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1766     {
1767       assert(move_is_ok(move));
1768
1769       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1770
1771       // Update current move
1772       moveCount++;
1773       ss[ply].currentMove = move;
1774
1775       // Futility pruning
1776       if (   enoughMaterial
1777           && !isCheck
1778           && !pvNode
1779           && !moveIsCheck
1780           &&  move != ttMove
1781           && !move_is_promotion(move)
1782           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1783       {
1784           futilityValue =  futilityBase
1785                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1786                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1787
1788           if (futilityValue < alpha)
1789           {
1790               if (futilityValue > bestValue)
1791                   bestValue = futilityValue;
1792               continue;
1793           }
1794       }
1795
1796       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1797       evasionPrunable =   isCheck
1798                        && bestValue != -VALUE_INFINITE
1799                        && !pos.move_is_capture(move)
1800                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1801                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1802
1803       // Don't search moves with negative SEE values
1804       if (   (!isCheck || evasionPrunable)
1805           &&  move != ttMove
1806           && !move_is_promotion(move)
1807           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1808           continue;
1809
1810       // Make and search the move
1811       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1812       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1813       pos.undo_move(move);
1814
1815       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1816
1817       // New best move?
1818       if (value > bestValue)
1819       {
1820           bestValue = value;
1821           if (value > alpha)
1822           {
1823               alpha = value;
1824               update_pv(ss, ply);
1825           }
1826        }
1827     }
1828
1829     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1830     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1831     if (!moveCount && pos.is_check()) // Mate!
1832         return value_mated_in(ply);
1833
1834     // Update transposition table
1835     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1836     if (bestValue < beta)
1837     {
1838         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1839         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1840         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.futilityMargin ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1841         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1842     }
1843     else
1844     {
1845         move = ss[ply].pv[ply];
1846         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1847
1848         // Update killers only for good checking moves
1849         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1850             update_killers(move, ss[ply]);
1851     }
1852
1853     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1854
1855     return bestValue;
1856   }
1857
1858
1859   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1860   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1861   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1862   // table, done a null move search, and searched the first move before
1863   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1864   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1865   // care of after we return from the split point.
1866
1867   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1868
1869     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1870     assert(ActiveThreads > 1);
1871
1872     Position pos(*sp->pos);
1873     CheckInfo ci(pos);
1874     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1875     Value value = -VALUE_INFINITE;
1876     Move move;
1877     bool isCheck = pos.is_check();
1878     bool useFutilityPruning =     sp->depth < SelectiveDepth
1879                               && !isCheck;
1880
1881     const int FutilityMoveCountMargin = 3 + (1 << (3 * int(sp->depth) / 8));
1882
1883     while (    sp->bestValue < sp->beta
1884            && !thread_should_stop(threadID)
1885            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
1886     {
1887       assert(move_is_ok(move));
1888
1889       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1890       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1891
1892       lock_grab(&(sp->lock));
1893       int moveCount = ++sp->moves;
1894       lock_release(&(sp->lock));
1895
1896       ss[sp->ply].currentMove = move;
1897
1898       // Decide the new search depth.
1899       bool dangerous;
1900       Depth ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1901       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1902
1903       // Prune?
1904       if (    useFutilityPruning
1905           && !dangerous
1906           && !captureOrPromotion)
1907       {
1908           // Move count based pruning
1909           if (   moveCount >= FutilityMoveCountMargin
1910               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
1911               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1912               continue;
1913
1914           // Value based pruning
1915           Value futilityValueScaled = sp->futilityValue - moveCount * IncrementalFutilityMargin;
1916
1917           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1918           {
1919               if (futilityValueScaled > sp->bestValue) // Less then 1% of cases
1920               {
1921                   lock_grab(&(sp->lock));
1922                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1923                       sp->bestValue = futilityValueScaled;
1924                   lock_release(&(sp->lock));
1925               }
1926               continue;
1927           }
1928       }
1929
1930       // Make and search the move.
1931       StateInfo st;
1932       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1933
1934       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1935       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1936       bool doFullDepthSearch = true;
1937
1938       if (   !dangerous
1939           && !captureOrPromotion
1940           && !move_is_castle(move)
1941           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1942       {
1943           double red = 0.5 + ln(moveCount) * ln(sp->depth / 2) / 3.0;
1944           if (red >= 1.0)
1945           {
1946               ss[sp->ply].reduction = Depth(int(floor(red * int(OnePly))));
1947               value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1948               doFullDepthSearch = (value >= sp->beta);
1949           }
1950       }
1951
1952       if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
1953       {
1954           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1955           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1956       }
1957       pos.undo_move(move);
1958
1959       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1960
1961       if (thread_should_stop(threadID))
1962           break;
1963
1964       // New best move?
1965       if (value > sp->bestValue) // Less then 2% of cases
1966       {
1967           lock_grab(&(sp->lock));
1968           if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
1969           {
1970               sp->bestValue = value;
1971               if (sp->bestValue >= sp->beta)
1972               {
1973                   sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1974                   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1975                       if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
1976                           Threads[i].stop = true;
1977
1978                   sp->finished = true;
1979               }
1980           }
1981           lock_release(&(sp->lock));
1982       }
1983     }
1984
1985     lock_grab(&(sp->lock));
1986
1987     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
1988     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
1989     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
1990         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1991             if (sp->slaves[i])
1992                 Threads[i].stop = true;
1993
1994     sp->cpus--;
1995     sp->slaves[threadID] = 0;
1996
1997     lock_release(&(sp->lock));
1998   }
1999
2000
2001   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
2002   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
2003   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
2004   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
2005   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
2006   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
2007   // after we return from the split point.
2008
2009   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
2010
2011     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2012     assert(ActiveThreads > 1);
2013
2014     Position pos(*sp->pos);
2015     CheckInfo ci(pos);
2016     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
2017     Value value = -VALUE_INFINITE;
2018     Move move;
2019
2020     while (    sp->alpha < sp->beta
2021            && !thread_should_stop(threadID)
2022            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
2023     {
2024       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
2025       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
2026
2027       assert(move_is_ok(move));
2028
2029       lock_grab(&(sp->lock));
2030       int moveCount = ++sp->moves;
2031       lock_release(&(sp->lock));
2032
2033       ss[sp->ply].currentMove = move;
2034
2035       // Decide the new search depth.
2036       bool dangerous;
2037       Depth ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
2038       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
2039
2040       // Make and search the move.
2041       StateInfo st;
2042       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
2043
2044       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
2045       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
2046       bool doFullDepthSearch = true;
2047
2048       if (   !dangerous
2049           && !captureOrPromotion
2050           && !move_is_castle(move)
2051           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
2052       {
2053           double red = 0.5 + ln(moveCount) * ln(sp->depth / 2) / 6.0;
2054           if (red >= 1.0)
2055           {
2056               Value localAlpha = sp->alpha;
2057               ss[sp->ply].reduction = Depth(int(floor(red * int(OnePly))));
2058               value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
2059               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
2060           }
2061       }
2062
2063       if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
2064       {
2065           Value localAlpha = sp->alpha;
2066           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
2067           value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
2068
2069           if (value > localAlpha && value < sp->beta)
2070           {
2071               // When the search fails high at ply 1 while searching the first
2072               // move at the root, set the flag failHighPly1. This is used for
2073               // time managment: We don't want to stop the search early in
2074               // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
2075               // result in a big drop in score at the root.
2076               if (sp->ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
2077                   Threads[threadID].failHighPly1 = true;
2078
2079               // If another thread has failed high then sp->alpha has been increased
2080               // to be higher or equal then beta, if so, avoid to start a PV search.
2081               localAlpha = sp->alpha;
2082               if (localAlpha < sp->beta)
2083                   value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
2084               else
2085                   assert(thread_should_stop(threadID));
2086
2087               Threads[threadID].failHighPly1 = false;
2088         }
2089       }
2090       pos.undo_move(move);
2091
2092       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
2093
2094       if (thread_should_stop(threadID))
2095           break;
2096
2097       // New best move?
2098       if (value > sp->bestValue) // Less then 2% of cases
2099       {
2100           lock_grab(&(sp->lock));
2101           if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
2102           {
2103               sp->bestValue = value;
2104               if (value > sp->alpha)
2105               {
2106                   // Ask threads to stop before to modify sp->alpha
2107                   if (value >= sp->beta)
2108                   {
2109                       for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2110                           if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
2111                               Threads[i].stop = true;
2112
2113                       sp->finished = true;
2114                   }
2115
2116                   sp->alpha = value;
2117
2118                   sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
2119                   if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
2120                       ss[sp->ply].mateKiller = move;
2121               }
2122               // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
2123               // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
2124               // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
2125               if (   sp->ply == 1
2126                      && Iteration >= 2
2127                      && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
2128                   Problem = true;
2129           }
2130           lock_release(&(sp->lock));
2131       }
2132     }
2133
2134     lock_grab(&(sp->lock));
2135
2136     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
2137     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
2138     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
2139         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2140             if (sp->slaves[i])
2141                 Threads[i].stop = true;
2142
2143     sp->cpus--;
2144     sp->slaves[threadID] = 0;
2145
2146     lock_release(&(sp->lock));
2147   }
2148
2149   /// The BetaCounterType class
2150
2151   BetaCounterType::BetaCounterType() { clear(); }
2152
2153   void BetaCounterType::clear() {
2154
2155     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2156         Threads[i].betaCutOffs[WHITE] = Threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2157   }
2158
2159   void BetaCounterType::add(Color us, Depth d, int threadID) {
2160
2161     // Weighted count based on depth
2162     Threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d);
2163   }
2164
2165   void BetaCounterType::read(Color us, int64_t& our, int64_t& their) {
2166
2167     our = their = 0UL;
2168     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2169     {
2170         our += Threads[i].betaCutOffs[us];
2171         their += Threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2172     }
2173   }
2174
2175
2176   /// The RootMoveList class
2177
2178   // RootMoveList c'tor
2179
2180   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2181
2182     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2183     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2184
2185     // Generate all legal moves
2186     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2187
2188     // Add each move to the moves[] array
2189     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2190     {
2191         bool includeMove = includeAllMoves;
2192
2193         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2194             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2195
2196         if (!includeMove)
2197             continue;
2198
2199         // Find a quick score for the move
2200         StateInfo st;
2201         SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2202         init_ss_array(ss);
2203
2204         moves[count].move = cur->move;
2205         pos.do_move(moves[count].move, st);
2206         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
2207         pos.undo_move(moves[count].move);
2208         moves[count].pv[0] = moves[count].move;
2209         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2210         count++;
2211     }
2212     sort();
2213   }
2214
2215
2216   // RootMoveList simple methods definitions
2217
2218   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2219
2220     moves[moveNum].nodes = nodes;
2221     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2222   }
2223
2224   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2225
2226     moves[moveNum].ourBeta = our;
2227     moves[moveNum].theirBeta = their;
2228   }
2229
2230   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2231
2232     int j;
2233
2234     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2235         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2236
2237     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2238   }
2239
2240
2241   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2242   // iteration.
2243
2244   void RootMoveList::sort() {
2245
2246     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2247   }
2248
2249
2250   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2251   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2252   // correctly in MultiPV mode.
2253
2254   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2255
2256     int i,j;
2257
2258     for (i = 1; i <= n; i++)
2259     {
2260         RootMove rm = moves[i];
2261         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2262             moves[j] = moves[j - 1];
2263
2264         moves[j] = rm;
2265     }
2266   }
2267
2268
2269   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2270   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the
2271   // search stack object corresponding to the current node. Once every
2272   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2273   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2274
2275   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2276
2277     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2278     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2279
2280     Threads[threadID].nodes++;
2281
2282     if (threadID == 0)
2283     {
2284         NodesSincePoll++;
2285         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
2286         {
2287             poll();
2288             NodesSincePoll = 0;
2289         }
2290     }
2291     ss[ply].init(ply);
2292     ss[ply + 2].initKillers();
2293
2294     if (Threads[threadID].printCurrentLine)
2295         print_current_line(ss, ply, threadID);
2296   }
2297
2298
2299   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
2300   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
2301   // current node.
2302
2303   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2304
2305     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2306
2307     int p;
2308
2309     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2310
2311     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2312         ss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2313
2314     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2315   }
2316
2317
2318   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
2319   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2320   // the PV at the parent node.
2321
2322   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
2323
2324     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2325
2326     int p;
2327
2328     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2329
2330     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2331         ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2332
2333     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2334   }
2335
2336
2337   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2338   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2339   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
2340   // to be the move that was made to reach the current position, while the
2341   // second move is assumed to be a move from the current position.
2342
2343   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
2344
2345     Square f1, t1, f2, t2;
2346     Piece p;
2347
2348     assert(move_is_ok(m1));
2349     assert(move_is_ok(m2));
2350
2351     if (m2 == MOVE_NONE)
2352         return false;
2353
2354     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
2355     f2 = move_from(m2);
2356     t1 = move_to(m1);
2357     if (f2 == t1)
2358         return true;
2359
2360     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
2361     t2 = move_to(m2);
2362     f1 = move_from(m1);
2363     if (t2 == f1)
2364         return true;
2365
2366     // Case 3: Moving through the vacated square
2367     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
2368         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2369       return true;
2370
2371     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
2372     p = pos.piece_on(t1);
2373     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
2374         return true;
2375
2376     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
2377     if (    piece_is_slider(p)
2378         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
2379         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
2380     {
2381         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
2382         // move is the opposite of the checking piece.
2383         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
2384         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
2385
2386         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
2387             return true;
2388     }
2389     return false;
2390   }
2391
2392
2393   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2394   // eventually compensated for the ply.
2395
2396   bool value_is_mate(Value value) {
2397
2398     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2399
2400     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2401           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2402   }
2403
2404
2405   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2406   // killer moves of that ply.
2407
2408   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2409
2410       const Move* k = ss.killers;
2411       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2412           if (*k == m)
2413               return true;
2414
2415       return false;
2416   }
2417
2418
2419   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2420   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
2421   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2422   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2423   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2424   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2425
2426   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool captureOrPromotion,
2427                   bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2428
2429     assert(m != MOVE_NONE);
2430
2431     Depth result = Depth(0);
2432     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
2433
2434     if (*dangerous)
2435     {
2436         if (moveIsCheck)
2437             result += CheckExtension[pvNode];
2438
2439         if (singleEvasion)
2440             result += SingleEvasionExtension[pvNode];
2441
2442         if (mateThreat)
2443             result += MateThreatExtension[pvNode];
2444     }
2445
2446     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2447     {
2448         Color c = pos.side_to_move();
2449         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2450         {
2451             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2452             *dangerous = true;
2453         }
2454         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2455         {
2456             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2457             *dangerous = true;
2458         }
2459     }
2460
2461     if (   captureOrPromotion
2462         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2463         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2464             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2465         && !move_is_promotion(m)
2466         && !move_is_ep(m))
2467     {
2468         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2469         *dangerous = true;
2470     }
2471
2472     if (   pvNode
2473         && captureOrPromotion
2474         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2475         && pos.see_sign(m) >= 0)
2476     {
2477         result += OnePly/2;
2478         *dangerous = true;
2479     }
2480
2481     return Min(result, OnePly);
2482   }
2483
2484
2485   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2486   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
2487   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2488   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
2489   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
2490   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2491   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2492
2493   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2494
2495     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2496   }
2497
2498
2499   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
2500   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2501   // candidates for pruning.
2502
2503   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2504
2505     assert(move_is_ok(m));
2506     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2507     assert(!pos.move_is_check(m));
2508     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2509     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2510
2511     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2512
2513     // Prune if there isn't any threat move
2514     if (threat == MOVE_NONE)
2515         return true;
2516
2517     mfrom = move_from(m);
2518     mto = move_to(m);
2519     tfrom = move_from(threat);
2520     tto = move_to(threat);
2521
2522     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2523     if (mfrom == tto)
2524         return false;
2525
2526     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2527     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2528     if (   pos.move_is_capture(threat)
2529         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2530             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2531         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2532         return false;
2533
2534     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2535     // prune safe moves which block its ray.
2536     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2537         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2538         && pos.see_sign(m) >= 0)
2539         return false;
2540
2541     return true;
2542   }
2543
2544
2545   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2546   // can be used at a given point in search.
2547
2548   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2549
2550     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2551
2552     return   (   tte->depth() >= depth
2553               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2554               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2555
2556           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2557               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2558   }
2559
2560
2561   // refine_eval() returns the transposition table score if
2562   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2563
2564   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2565
2566       if (!tte)
2567           return defaultEval;
2568
2569       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2570
2571       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2572           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2573           return v;
2574
2575       return defaultEval;
2576   }
2577
2578   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2579   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2580
2581   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2582                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2583
2584     Move m;
2585
2586     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2587
2588     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2589     {
2590         m = movesSearched[i];
2591
2592         assert(m != move);
2593
2594         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2595             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2596     }
2597   }
2598
2599
2600   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2601   // among the killer moves of that ply.
2602
2603   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2604
2605     if (m == ss.killers[0])
2606         return;
2607
2608     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2609         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2610
2611     ss.killers[0] = m;
2612   }
2613
2614
2615   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2616   // the static position evaluation before and after the move.
2617
2618   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2619
2620     if (   m != MOVE_NULL
2621         && before != VALUE_NONE
2622         && after != VALUE_NONE
2623         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2624         && !move_is_castle(m)
2625         && !move_is_promotion(m))
2626         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_from(m), move_to(m), -(before + after));
2627   }
2628
2629
2630   // fail_high_ply_1() checks if some thread is currently resolving a fail
2631   // high at ply 1 at the node below the first root node.  This information
2632   // is used for time management.
2633
2634   bool fail_high_ply_1() {
2635
2636     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2637         if (Threads[i].failHighPly1)
2638             return true;
2639
2640     return false;
2641   }
2642
2643
2644   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2645   // since the beginning of the current search.
2646
2647   int current_search_time() {
2648
2649     return get_system_time() - SearchStartTime;
2650   }
2651
2652
2653   // nps() computes the current nodes/second count.
2654
2655   int nps() {
2656
2657     int t = current_search_time();
2658     return (t > 0 ? int((nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2659   }
2660
2661
2662   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2663   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2664   // search.
2665
2666   void poll() {
2667
2668     static int lastInfoTime;
2669     int t = current_search_time();
2670
2671     //  Poll for input
2672     if (Bioskey())
2673     {
2674         // We are line oriented, don't read single chars
2675         std::string command;
2676
2677         if (!std::getline(std::cin, command))
2678             command = "quit";
2679
2680         if (command == "quit")
2681         {
2682             AbortSearch = true;
2683             PonderSearch = false;
2684             Quit = true;
2685             return;
2686         }
2687         else if (command == "stop")
2688         {
2689             AbortSearch = true;
2690             PonderSearch = false;
2691         }
2692         else if (command == "ponderhit")
2693             ponderhit();
2694     }
2695
2696     // Print search information
2697     if (t < 1000)
2698         lastInfoTime = 0;
2699
2700     else if (lastInfoTime > t)
2701         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2702         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2703         lastInfoTime = 0;
2704
2705     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2706     {
2707         lastInfoTime = t;
2708         lock_grab(&IOLock);
2709
2710         if (dbg_show_mean)
2711             dbg_print_mean();
2712
2713         if (dbg_show_hit_rate)
2714             dbg_print_hit_rate();
2715
2716         cout << "info nodes " << nodes_searched() << " nps " << nps()
2717              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2718
2719         lock_release(&IOLock);
2720
2721         if (ShowCurrentLine)
2722             Threads[0].printCurrentLine = true;
2723     }
2724
2725     // Should we stop the search?
2726     if (PonderSearch)
2727         return;
2728
2729     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2730                            && !FailLow
2731                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2732
2733     bool noProblemFound =   !FailHigh
2734                          && !FailLow
2735                          && !fail_high_ply_1()
2736                          && !Problem
2737                          &&  t > 6 * (MaxSearchTime + ExtraSearchTime);
2738
2739     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2740                      || stillAtFirstMove //FIXME: We are not checking any problem flags, BUG?
2741                      || noProblemFound;
2742
2743     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2744         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2745         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && nodes_searched() >= MaxNodes))
2746         AbortSearch = true;
2747   }
2748
2749
2750   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2751   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2752   // it correctly predicted the opponent's move.
2753
2754   void ponderhit() {
2755
2756     int t = current_search_time();
2757     PonderSearch = false;
2758
2759     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2760                            && !FailLow
2761                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2762
2763     bool noProblemFound =   !FailHigh
2764                          && !FailLow
2765                          && !fail_high_ply_1()
2766                          && !Problem
2767                          &&  t > 6 * (MaxSearchTime + ExtraSearchTime);
2768
2769     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2770                      || stillAtFirstMove
2771                      || noProblemFound;
2772
2773     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2774         AbortSearch = true;
2775   }
2776
2777
2778   // print_current_line() prints the current line of search for a given
2779   // thread. Called when the UCI option UCI_ShowCurrLine is 'true'.
2780
2781   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2782
2783     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2784     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2785
2786     if (!Threads[threadID].idle)
2787     {
2788         lock_grab(&IOLock);
2789         cout << "info currline " << (threadID + 1);
2790         for (int p = 0; p < ply; p++)
2791             cout << " " << ss[p].currentMove;
2792
2793         cout << endl;
2794         lock_release(&IOLock);
2795     }
2796     Threads[threadID].printCurrentLine = false;
2797     if (threadID + 1 < ActiveThreads)
2798         Threads[threadID + 1].printCurrentLine = true;
2799   }
2800
2801
2802   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2803
2804   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2805
2806     for (int i = 0; i < 3; i++)
2807     {
2808         ss[i].init(i);
2809         ss[i].initKillers();
2810     }
2811   }
2812
2813
2814   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2815   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2816   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2817   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2818   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2819   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2820
2821   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2822
2823     std::string command;
2824
2825     while (true)
2826     {
2827         if (!std::getline(std::cin, command))
2828             command = "quit";
2829
2830         if (command == "quit")
2831         {
2832             Quit = true;
2833             break;
2834         }
2835         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2836             break;
2837     }
2838   }
2839
2840
2841   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2842   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2843   // object for which the current thread is the master.
2844
2845   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp) {
2846
2847     assert(threadID >= 0 && threadID < THREAD_MAX);
2848
2849     Threads[threadID].running = true;
2850
2851     while (true)
2852     {
2853         if (AllThreadsShouldExit && threadID != 0)
2854             break;
2855
2856         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2857         // instead of wasting CPU time polling for work.
2858         while (threadID != 0 && (Idle || threadID >= ActiveThreads))
2859         {
2860
2861 #if !defined(_MSC_VER)
2862             pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2863             if (Idle || threadID >= ActiveThreads)
2864                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2865
2866             pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2867 #else
2868             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2869 #endif
2870         }
2871
2872       // If this thread has been assigned work, launch a search
2873       if (Threads[threadID].workIsWaiting)
2874       {
2875           assert(!Threads[threadID].idle);
2876
2877           Threads[threadID].workIsWaiting = false;
2878           if (Threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2879               sp_search_pv(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2880           else
2881               sp_search(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2882
2883           Threads[threadID].idle = true;
2884       }
2885
2886       // If this thread is the master of a split point and all threads have
2887       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2888       if (waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2889           return;
2890     }
2891
2892     Threads[threadID].running = false;
2893   }
2894
2895
2896   // init_split_point_stack() is called during program initialization, and
2897   // initializes all split point objects.
2898
2899   void init_split_point_stack() {
2900
2901     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2902         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2903         {
2904             SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2905             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2906         }
2907   }
2908
2909
2910   // destroy_split_point_stack() is called when the program exits, and
2911   // destroys all locks in the precomputed split point objects.
2912
2913   void destroy_split_point_stack() {
2914
2915     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2916         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2917             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2918   }
2919
2920
2921   // thread_should_stop() checks whether the thread with a given threadID has
2922   // been asked to stop, directly or indirectly. This can happen if a beta
2923   // cutoff has occurred in the thread's currently active split point, or in
2924   // some ancestor of the current split point.
2925
2926   bool thread_should_stop(int threadID) {
2927
2928     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2929
2930     SplitPoint* sp;
2931
2932     if (Threads[threadID].stop)
2933         return true;
2934     if (ActiveThreads <= 2)
2935         return false;
2936     for (sp = Threads[threadID].splitPoint; sp != NULL; sp = sp->parent)
2937         if (sp->finished)
2938         {
2939             Threads[threadID].stop = true;
2940             return true;
2941         }
2942     return false;
2943   }
2944
2945
2946   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2947   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2948   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2949   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2950   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2951   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2952   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2953
2954   bool thread_is_available(int slave, int master) {
2955
2956     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2957     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2958     assert(ActiveThreads > 1);
2959
2960     if (!Threads[slave].idle || slave == master)
2961         return false;
2962
2963     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2964     int localActiveSplitPoints = Threads[slave].activeSplitPoints;
2965
2966     if (localActiveSplitPoints == 0)
2967         // No active split points means that the thread is available as
2968         // a slave for any other thread.
2969         return true;
2970
2971     if (ActiveThreads == 2)
2972         return true;
2973
2974     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2975     // that is known to be > 0, instead of Threads[slave].activeSplitPoints that
2976     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2977     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2978         return true;
2979
2980     return false;
2981   }
2982
2983
2984   // idle_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2985   // a slave for the thread with threadID "master".
2986
2987   bool idle_thread_exists(int master) {
2988
2989     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2990     assert(ActiveThreads > 1);
2991
2992     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2993         if (thread_is_available(i, master))
2994             return true;
2995
2996     return false;
2997   }
2998
2999
3000   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
3001   // several threads at PV nodes. If it does not succeed in splitting the
3002   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
3003   // split point objects), the function immediately returns false. If
3004   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
3005   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
3006   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
3007   // helper threads that they have been assigned work. This will cause them
3008   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv(). When all
3009   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
3010   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
3011
3012   bool split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
3013              Value* alpha, Value* beta, Value* bestValue, const Value futilityValue,
3014              Depth depth, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
3015
3016     assert(p.is_ok());
3017     assert(sstck != NULL);
3018     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
3019     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE && *bestValue <= *alpha);
3020     assert(!pvNode || *alpha < *beta);
3021     assert(*beta <= VALUE_INFINITE);
3022     assert(depth > Depth(0));
3023     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
3024     assert(ActiveThreads > 1);
3025
3026     SplitPoint* splitPoint;
3027
3028     lock_grab(&MPLock);
3029
3030     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
3031     // active split points, don't split.
3032     if (   !idle_thread_exists(master)
3033         || Threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
3034     {
3035         lock_release(&MPLock);
3036         return false;
3037     }
3038
3039     // Pick the next available split point object from the split point stack
3040     splitPoint = SplitPointStack[master] + Threads[master].activeSplitPoints;
3041     Threads[master].activeSplitPoints++;
3042
3043     // Initialize the split point object
3044     splitPoint->parent = Threads[master].splitPoint;
3045     splitPoint->finished = false;
3046     splitPoint->ply = ply;
3047     splitPoint->depth = depth;
3048     splitPoint->alpha = pvNode ? *alpha : (*beta - 1);
3049     splitPoint->beta = *beta;
3050     splitPoint->pvNode = pvNode;
3051     splitPoint->bestValue = *bestValue;
3052     splitPoint->futilityValue = futilityValue;
3053     splitPoint->master = master;
3054     splitPoint->mp = mp;
3055     splitPoint->moves = *moves;
3056     splitPoint->cpus = 1;
3057     splitPoint->pos = &p;
3058     splitPoint->parentSstack = sstck;
3059     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
3060         splitPoint->slaves[i] = 0;
3061
3062     Threads[master].idle = false;
3063     Threads[master].stop = false;
3064     Threads[master].splitPoint = splitPoint;
3065
3066     // Allocate available threads setting idle flag to false
3067     for (int i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
3068         if (thread_is_available(i, master))
3069         {
3070             Threads[i].idle = false;
3071             Threads[i].stop = false;
3072             Threads[i].splitPoint = splitPoint;
3073             splitPoint->slaves[i] = 1;
3074             splitPoint->cpus++;
3075         }
3076
3077     assert(splitPoint->cpus > 1);
3078
3079     // We can release the lock because master and slave threads are already booked
3080     lock_release(&MPLock);
3081
3082     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
3083     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
3084     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
3085         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
3086         {
3087             memcpy(splitPoint->sstack[i] + ply - 1, sstck + ply - 1, 3 * sizeof(SearchStack));
3088             Threads[i].workIsWaiting = true; // This makes the slave to exit from idle_loop()
3089         }
3090
3091     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
3092     // which it will instantly launch a search, because its workIsWaiting
3093     // slot is 'true'.  We send the split point as a second parameter to the
3094     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
3095     // loop when all threads have finished their work at this split point
3096     // (i.e. when splitPoint->cpus == 0).
3097     idle_loop(master, splitPoint);
3098
3099     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
3100     // finished. Update alpha, beta and bestValue, and return.
3101     lock_grab(&MPLock);
3102
3103     if (pvNode)
3104         *alpha = splitPoint->alpha;
3105
3106     *beta = splitPoint->beta;
3107     *bestValue = splitPoint->bestValue;
3108     Threads[master].stop = false;
3109     Threads[master].idle = false;
3110     Threads[master].activeSplitPoints--;
3111     Threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
3112
3113     lock_release(&MPLock);
3114     return true;
3115   }
3116
3117
3118   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
3119   // to start a new search from the root.
3120
3121   void wake_sleeping_threads() {
3122
3123     if (ActiveThreads > 1)
3124     {
3125         for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
3126         {
3127             Threads[i].idle = true;
3128             Threads[i].workIsWaiting = false;
3129         }
3130
3131 #if !defined(_MSC_VER)
3132       pthread_mutex_lock(&WaitLock);
3133       pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
3134       pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
3135 #else
3136       for (int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
3137           SetEvent(SitIdleEvent[i]);
3138 #endif
3139     }
3140   }
3141
3142
3143   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
3144   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
3145   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
3146   // threads and one for Windows threads.
3147
3148 #if !defined(_MSC_VER)
3149
3150   void* init_thread(void *threadID) {
3151
3152     idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
3153     return NULL;
3154   }
3155
3156 #else
3157
3158   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
3159
3160     idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
3161     return NULL;
3162   }
3163
3164 #endif
3165
3166 }