Renamed thread_should_stop() in cutoff_at_splitpoint()
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "timeman.h"
42 #include "thread.h"
43 #include "tt.h"
44 #include "ucioption.h"
45
46 using std::cout;
47 using std::endl;
48
49 ////
50 //// Local definitions
51 ////
52
53 namespace {
54
55   // Types
56   enum NodeType { NonPV, PV };
57
58   // Set to true to force running with one thread.
59   // Used for debugging SMP code.
60   const bool FakeSplit = false;
61
62   // Fast lookup table of sliding pieces indexed by Piece
63   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
64   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
65
66   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
67   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
68   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
69   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
70
71   class ThreadsManager {
72     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
73        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
74        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
75     */
76   public:
77     void init_threads();
78     void exit_threads();
79
80     int min_split_depth() const { return minimumSplitDepth; }
81     int active_threads() const { return activeThreads; }
82     void set_active_threads(int cnt) { activeThreads = cnt; }
83
84     void read_uci_options();
85     bool available_thread_exists(int master) const;
86     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
87     bool cutoff_at_splitpoint(int threadID) const;
88     void wake_sleeping_thread(int threadID);
89     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
90
91     template <bool Fake>
92     void split(Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
93                Depth depth, Move threatMove, bool mateThreat, int moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode);
94
95   private:
96     Depth minimumSplitDepth;
97     int maxThreadsPerSplitPoint;
98     bool useSleepingThreads;
99     int activeThreads;
100     volatile bool allThreadsShouldExit;
101     Thread threads[MAX_THREADS];
102     Lock mpLock, sleepLock[MAX_THREADS];
103     WaitCondition sleepCond[MAX_THREADS];
104   };
105
106
107   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
108   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
109   // in the case of moves which fail low).
110
111   struct RootMove {
112
113     RootMove() : mp_score(0), nodes(0) {}
114
115     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
116     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
117     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
118     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
119     bool operator<(const RootMove& m) const {
120
121         return score != m.score ? score < m.score : mp_score <= m.mp_score;
122     }
123
124     Move move;
125     Value score;
126     int mp_score;
127     int64_t nodes;
128     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
129   };
130
131
132   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
133   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
134
135   class RootMoveList {
136
137   public:
138     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
139
140     Move move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
141     Move move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
142     int move_count() const { return count; }
143     Value move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
144     int64_t move_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].nodes; }
145     void add_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) { moves[moveNum].nodes += nodes; }
146     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
147
148     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
149     void score_moves(const Position& pos);
150     void sort();
151     void sort_multipv(int n);
152
153   private:
154     RootMove moves[MOVES_MAX];
155     int count;
156   };
157
158
159   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
160   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
161   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
162   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
163   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
164   // operator<<() that will use it to properly format castling moves.
165   enum set960 {};
166
167   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& m) {
168
169     os.iword(0) = int(m);
170     return os;
171   }
172
173
174   /// Adjustments
175
176   // Step 6. Razoring
177
178   // Maximum depth for razoring
179   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
180
181   // Dynamic razoring margin based on depth
182   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
183
184   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
185   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
186
187   // Step 9. Internal iterative deepening
188
189   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
190   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * ONE_PLY /* non-PV */, 5 * ONE_PLY /* PV */};
191
192   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
193   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
194   const Value IIDMargin = Value(0x100);
195
196   // Step 11. Decide the new search depth
197
198   // Extensions. Configurable UCI options
199   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
200   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
201   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
202
203   // Minimum depth for use of singular extension
204   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * ONE_PLY /* non-PV */, 6 * ONE_PLY /* PV */};
205
206   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
207   // remaining ones we will extend it.
208   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
209
210   // Step 12. Futility pruning
211
212   // Futility margin for quiescence search
213   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
214
215   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
216   Value FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
217   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
218
219   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 1)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE; }
220   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
221
222   // Step 14. Reduced search
223
224   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
225   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
226
227   template <NodeType PV>
228   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
229
230   // Common adjustments
231
232   // Search depth at iteration 1
233   const Depth InitialDepth = ONE_PLY;
234
235   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
236   // better than the second best move.
237   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
238
239
240   /// Namespace variables
241
242   // Book object
243   Book OpeningBook;
244
245   // Iteration counter
246   int Iteration;
247
248   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
249   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
250   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
251
252   // Search window management
253   int AspirationDelta;
254
255   // MultiPV mode
256   int MultiPV;
257
258   // Time managment variables
259   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, ExactMaxTime;
260   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
261   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
262   TimeManager TimeMgr;
263
264   // Log file
265   bool UseLogFile;
266   std::ofstream LogFile;
267
268   // Multi-threads manager object
269   ThreadsManager ThreadsMgr;
270
271   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
272   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
273   int NodesSincePoll;
274   int NodesBetweenPolls = 30000;
275
276   // History table
277   History H;
278
279   /// Local functions
280
281   Value id_loop(Position& pos, Move searchMoves[]);
282   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
283
284   template <NodeType PvNode, bool SpNode>
285   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
286
287   template <NodeType PvNode>
288   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
289
290   template <NodeType PvNode>
291   inline Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
292
293       return depth < ONE_PLY ? qsearch<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, DEPTH_ZERO, ply)
294                              : search<PvNode, false>(pos, ss, alpha, beta, depth, ply);
295   }
296
297   template <NodeType PvNode>
298   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
299
300   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
301   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
302   bool value_is_mate(Value value);
303   Value value_to_tt(Value v, int ply);
304   Value value_from_tt(Value v, int ply);
305   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
306   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
307   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
308   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
309   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
310   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
311
312   int current_search_time();
313   std::string value_to_uci(Value v);
314   int nps(const Position& pos);
315   void poll(const Position& pos);
316   void ponderhit();
317   void wait_for_stop_or_ponderhit();
318   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
319   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value);
320   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]);
321   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]);
322
323 #if !defined(_MSC_VER)
324   void* init_thread(void* threadID);
325 #else
326   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
327 #endif
328
329 }
330
331
332 ////
333 //// Functions
334 ////
335
336 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
337 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
338
339 void init_threads() { ThreadsMgr.init_threads(); }
340 void exit_threads() { ThreadsMgr.exit_threads(); }
341
342
343 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
344
345 void init_search() {
346
347   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
348   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
349   int mc; // moveCount
350
351   // Init reductions array
352   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
353   {
354       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
355       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
356       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
357       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
358   }
359
360   // Init futility margins array
361   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
362       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
363
364   // Init futility move count array
365   for (d = 0; d < 32; d++)
366       FutilityMoveCountArray[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
367 }
368
369
370 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
371 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
372
373 int perft(Position& pos, Depth depth)
374 {
375     MoveStack mlist[MOVES_MAX];
376     StateInfo st;
377     Move m;
378     int sum = 0;
379
380     // Generate all legal moves
381     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
382
383     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
384     // the moves, just to count them.
385     if (depth <= ONE_PLY)
386         return int(last - mlist);
387
388     // Loop through all legal moves
389     CheckInfo ci(pos);
390     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
391     {
392         m = cur->move;
393         pos.do_move(m, st, ci, pos.move_is_check(m, ci));
394         sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
395         pos.undo_move(m);
396     }
397     return sum;
398 }
399
400
401 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
402 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
403 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
404 /// when a quit command is received during the search.
405
406 bool think(Position& pos, bool infinite, bool ponder, int time[], int increment[],
407            int movesToGo, int maxDepth, int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
408
409   // Initialize global search variables
410   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
411   NodesSincePoll = 0;
412   SearchStartTime = get_system_time();
413   ExactMaxTime = maxTime;
414   MaxDepth = maxDepth;
415   MaxNodes = maxNodes;
416   InfiniteSearch = infinite;
417   PonderSearch = ponder;
418   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
419
420   // Look for a book move, only during games, not tests
421   if (UseTimeManagement && Options["OwnBook"].value<bool>())
422   {
423       if (Options["Book File"].value<std::string>() != OpeningBook.file_name())
424           OpeningBook.open(Options["Book File"].value<std::string>());
425
426       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
427       if (bookMove != MOVE_NONE)
428       {
429           if (PonderSearch)
430               wait_for_stop_or_ponderhit();
431
432           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
433           return true;
434       }
435   }
436
437   // Read UCI option values
438   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
439   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
440   {
441       Options["Clear Hash"].set_value("false");
442       TT.clear();
443   }
444
445   CheckExtension[1]         = Options["Check Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
446   CheckExtension[0]         = Options["Check Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
447   SingleEvasionExtension[1] = Options["Single Evasion Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
448   SingleEvasionExtension[0] = Options["Single Evasion Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
449   PawnPushTo7thExtension[1] = Options["Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
450   PawnPushTo7thExtension[0] = Options["Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
451   PassedPawnExtension[1]    = Options["Passed Pawn Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
452   PassedPawnExtension[0]    = Options["Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
453   PawnEndgameExtension[1]   = Options["Pawn Endgame Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
454   PawnEndgameExtension[0]   = Options["Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
455   MateThreatExtension[1]    = Options["Mate Threat Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
456   MateThreatExtension[0]    = Options["Mate Threat Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
457   MultiPV                   = Options["MultiPV"].value<int>();
458   UseLogFile                = Options["Use Search Log"].value<bool>();
459
460   if (UseLogFile)
461       LogFile.open(Options["Search Log Filename"].value<std::string>().c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
462
463   read_weights(pos.side_to_move());
464
465   // Set the number of active threads
466   ThreadsMgr.read_uci_options();
467   init_eval(ThreadsMgr.active_threads());
468
469   // Wake up needed threads
470   for (int i = 1; i < ThreadsMgr.active_threads(); i++)
471       ThreadsMgr.wake_sleeping_thread(i);
472
473   // Set thinking time
474   int myTime = time[pos.side_to_move()];
475   int myIncrement = increment[pos.side_to_move()];
476   if (UseTimeManagement)
477       TimeMgr.init(myTime, myIncrement, movesToGo, pos.startpos_ply_counter());
478
479   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
480   // heavy time pressure.
481   if (MaxNodes)
482       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
483   else if (myTime && myTime < 1000)
484       NodesBetweenPolls = 1000;
485   else if (myTime && myTime < 5000)
486       NodesBetweenPolls = 5000;
487   else
488       NodesBetweenPolls = 30000;
489
490   // Write search information to log file
491   if (UseLogFile)
492       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
493               << "infinite: "  << infinite
494               << " ponder: "   << ponder
495               << " time: "     << myTime
496               << " increment: " << myIncrement
497               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
498
499   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
500   id_loop(pos, searchMoves);
501
502   if (UseLogFile)
503       LogFile.close();
504
505   // This makes all the threads to go to sleep
506   ThreadsMgr.set_active_threads(1);
507
508   return !Quit;
509 }
510
511
512 namespace {
513
514   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
515   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
516   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
517   // reached.
518
519   Value id_loop(Position& pos, Move searchMoves[]) {
520
521     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
522     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
523     Move EasyMove = MOVE_NONE;
524     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
525
526     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
527     RootMoveList rml(pos, searchMoves);
528
529     // Handle special case of searching on a mate/stale position
530     if (rml.move_count() == 0)
531     {
532         if (PonderSearch)
533             wait_for_stop_or_ponderhit();
534
535         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
536     }
537
538     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
539     // so to output information also for iteration 1.
540     cout << set960(pos.is_chess960()) // Is enough to set once at the beginning
541          << "info depth " << 1
542          << "\ninfo depth " << 1
543          << " score " << value_to_uci(rml.move_score(0))
544          << " time " << current_search_time()
545          << " nodes " << pos.nodes_searched()
546          << " nps " << nps(pos)
547          << " pv " << rml.move(0) << "\n";
548
549     // Initialize
550     TT.new_search();
551     H.clear();
552     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
553     pv[0] = pv[1] = MOVE_NONE;
554     ValueByIteration[1] = rml.move_score(0);
555     Iteration = 1;
556
557     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
558     if (   rml.move_count() == 1
559         || rml.move_score(0) > rml.move_score(1) + EasyMoveMargin)
560         EasyMove = rml.move(0);
561
562     // Iterative deepening loop
563     while (Iteration < PLY_MAX)
564     {
565         // Initialize iteration
566         Iteration++;
567         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
568
569         cout << "info depth " << Iteration << endl;
570
571         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
572         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
573         {
574             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
575             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
576
577             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
578             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
579
580             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
581             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
582         }
583
584         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
585         value = root_search(pos, ss, pv, rml, &alpha, &beta);
586
587         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
588         // been overwritten during the search.
589         insert_pv_in_tt(pos, pv);
590
591         if (AbortSearch)
592             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
593
594         //Save info about search result
595         ValueByIteration[Iteration] = value;
596
597         // Drop the easy move if differs from the new best move
598         if (pv[0] != EasyMove)
599             EasyMove = MOVE_NONE;
600
601         if (UseTimeManagement)
602         {
603             // Time to stop?
604             bool stopSearch = false;
605
606             // Stop search early if there is only a single legal move,
607             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
608             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
609                 stopSearch = true;
610
611             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
612             if (  Iteration >= 6
613                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
614                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
615                 stopSearch = true;
616
617             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
618             if (   Iteration >= 8
619                 && EasyMove == pv[0]
620                 && (  (   rml.move_nodes(0) > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
621                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
622                     ||(   rml.move_nodes(0) > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
623                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
624                 stopSearch = true;
625
626             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
627             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
628                 TimeMgr.pv_instability(BestMoveChangesByIteration[Iteration],
629                                        BestMoveChangesByIteration[Iteration-1]);
630
631             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
632             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
633             // move at the next iteration anyway.
634             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 80) / 128)
635                 stopSearch = true;
636
637             if (stopSearch)
638             {
639                 if (PonderSearch)
640                     StopOnPonderhit = true;
641                 else
642                     break;
643             }
644         }
645
646         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
647             break;
648     }
649
650     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
651     // best move before we are told to do so.
652     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
653         wait_for_stop_or_ponderhit();
654     else
655         // Print final search statistics
656         cout << "info nodes " << pos.nodes_searched()
657              << " nps " << nps(pos)
658              << " time " << current_search_time() << endl;
659
660     // Print the best move and the ponder move to the standard output
661     if (pv[0] == MOVE_NONE || MultiPV > 1)
662     {
663         pv[0] = rml.move(0);
664         pv[1] = MOVE_NONE;
665     }
666
667     assert(pv[0] != MOVE_NONE);
668
669     cout << "bestmove " << pv[0];
670
671     if (pv[1] != MOVE_NONE)
672         cout << " ponder " << pv[1];
673
674     cout << endl;
675
676     if (UseLogFile)
677     {
678         if (dbg_show_mean)
679             dbg_print_mean(LogFile);
680
681         if (dbg_show_hit_rate)
682             dbg_print_hit_rate(LogFile);
683
684         LogFile << "\nNodes: " << pos.nodes_searched()
685                 << "\nNodes/second: " << nps(pos)
686                 << "\nBest move: " << move_to_san(pos, pv[0]);
687
688         StateInfo st;
689         pos.do_move(pv[0], st);
690         LogFile << "\nPonder move: "
691                 << move_to_san(pos, pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
692                 << endl;
693     }
694     return rml.move_score(0);
695   }
696
697
698   // root_search() is the function which searches the root node. It is
699   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
700   // scheme, prints some information to the standard output and handles
701   // the fail low/high loops.
702
703   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
704
705     StateInfo st;
706     CheckInfo ci(pos);
707     int64_t nodes;
708     Move move;
709     Depth depth, ext, newDepth;
710     Value value, alpha, beta;
711     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
712     int researchCountFH, researchCountFL;
713
714     researchCountFH = researchCountFL = 0;
715     alpha = *alphaPtr;
716     beta = *betaPtr;
717     isCheck = pos.is_check();
718     depth = (Iteration - 2) * ONE_PLY + InitialDepth;
719
720     // Step 1. Initialize node (polling is omitted at root)
721     ss->currentMove = ss->bestMove = MOVE_NONE;
722
723     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
724     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
725     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
726
727     // Step 5. Evaluate the position statically
728     // At root we do this only to get reference value for child nodes
729     ss->evalMargin = VALUE_NONE;
730     ss->eval = isCheck ? VALUE_NONE : evaluate(pos, ss->evalMargin);
731
732     // Step 6. Razoring (omitted at root)
733     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
734     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
735     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
736
737     // Step extra. Fail low loop
738     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
739     // with bigger window until we are not failing low anymore.
740     while (1)
741     {
742         // Sort the moves before to (re)search
743         rml.score_moves(pos);
744         rml.sort();
745
746         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
747         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
748         {
749             // This is used by time management
750             FirstRootMove = (i == 0);
751
752             // Save the current node count before the move is searched
753             nodes = pos.nodes_searched();
754
755             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
756             // the standard output.
757             move = ss->currentMove = rml.move(i);
758
759             if (current_search_time() >= 1000)
760                 cout << "info currmove " << move
761                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
762
763             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
764             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
765
766             // Step 11. Decide the new search depth
767             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
768             newDepth = depth + ext;
769
770             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
771
772             // Step extra. Fail high loop
773             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
774             // high anymore.
775             value = - VALUE_INFINITE;
776
777             while (1)
778             {
779                 // Step 13. Make the move
780                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
781
782                 // Step extra. pv search
783                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
784                 // and for fail high research (value > alpha)
785                 if (i < MultiPV || value > alpha)
786                 {
787                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
788                     if (MultiPV > 1)
789                         alpha = -VALUE_INFINITE;
790
791                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
792                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
793                 }
794                 else
795                 {
796                     // Step 14. Reduced search
797                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
798                     bool doFullDepthSearch = true;
799
800                     if (    depth >= 3 * ONE_PLY
801                         && !dangerous
802                         && !captureOrPromotion
803                         && !move_is_castle(move))
804                     {
805                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
806                         if (ss->reduction)
807                         {
808                             assert(newDepth-ss->reduction >= ONE_PLY);
809
810                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
811                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
812                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
813                         }
814
815                         // The move failed high, but if reduction is very big we could
816                         // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
817                         // if the move fails high again then go with full depth search.
818                         if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * ONE_PLY)
819                         {
820                             assert(newDepth - ONE_PLY >= ONE_PLY);
821
822                             ss->reduction = ONE_PLY;
823                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
824                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
825                         }
826                         ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
827                     }
828
829                     // Step 15. Full depth search
830                     if (doFullDepthSearch)
831                     {
832                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
833                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
834
835                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
836                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
837                         if (value > alpha)
838                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
839                     }
840                 }
841
842                 // Step 16. Undo move
843                 pos.undo_move(move);
844
845                 // Can we exit fail high loop ?
846                 if (AbortSearch || value < beta)
847                     break;
848
849                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
850                 // the score before research in case we run out of time while researching.
851                 rml.set_move_score(i, value);
852                 ss->bestMove = move;
853                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
854                 rml.set_move_pv(i, pv);
855
856                 // Print information to the standard output
857                 print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
858
859                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
860                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
861                 researchCountFH++;
862
863             } // End of fail high loop
864
865             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
866             // was aborted because the user interrupted the search or because we
867             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
868             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
869             // move and/or PV.
870             if (AbortSearch)
871                 break;
872
873             // Remember searched nodes counts for this move
874             rml.add_move_nodes(i, pos.nodes_searched() - nodes);
875
876             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
877             assert(value < beta);
878
879             // Step 17. Check for new best move
880             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
881                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
882             else
883             {
884                 // PV move or new best move!
885
886                 // Update PV
887                 rml.set_move_score(i, value);
888                 ss->bestMove = move;
889                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
890                 rml.set_move_pv(i, pv);
891
892                 if (MultiPV == 1)
893                 {
894                     // We record how often the best move has been changed in each
895                     // iteration. This information is used for time managment: When
896                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
897                     if (i > 0)
898                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
899
900                     // Print information to the standard output
901                     print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
902
903                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
904                     if (value > alpha)
905                         alpha = value;
906                 }
907                 else // MultiPV > 1
908                 {
909                     rml.sort_multipv(i);
910                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
911                     {
912                         cout << "info multipv " << j + 1
913                              << " score " << value_to_uci(rml.move_score(j))
914                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
915                              << " time " << current_search_time()
916                              << " nodes " << pos.nodes_searched()
917                              << " nps " << nps(pos)
918                              << " pv ";
919
920                         for (int k = 0; rml.move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
921                             cout << rml.move_pv(j, k) << " ";
922
923                         cout << endl;
924                     }
925                     alpha = rml.move_score(Min(i, MultiPV - 1));
926                 }
927             } // PV move or new best move
928
929             assert(alpha >= *alphaPtr);
930
931             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
932
933             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
934                 StopOnPonderhit = false;
935         }
936
937         // Can we exit fail low loop ?
938         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
939             break;
940
941         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
942         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
943         researchCountFL++;
944
945     } // Fail low loop
946
947     // Sort the moves before to return
948     rml.sort();
949
950     return alpha;
951   }
952
953
954   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
955   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
956   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
957   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
958   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
959   // here: This is taken care of after we return from the split point.
960
961   template <NodeType PvNode, bool SpNode>
962   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
963
964     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
965     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
966     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
967     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
968     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
969
970     Move movesSearched[MOVES_MAX];
971     StateInfo st;
972     const TTEntry *tte;
973     Key posKey;
974     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
975     Depth ext, newDepth;
976     ValueType vt;
977     Value bestValue, value, oldAlpha;
978     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValueScaled; // Non-PV specific
979     bool isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
980     bool mateThreat = false;
981     int moveCount = 0;
982     int threadID = pos.thread();
983     SplitPoint* sp = NULL;
984     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
985     oldAlpha = alpha;
986     isCheck = pos.is_check();
987
988     if (SpNode)
989     {
990         sp = ss->sp;
991         tte = NULL;
992         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
993         threatMove = sp->threatMove;
994         mateThreat = sp->mateThreat;
995         goto split_point_start;
996     }
997     else {} // Hack to fix icc's "statement is unreachable" warning
998
999     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
1000     ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = MOVE_NONE;
1001     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = (ss+2)->mateKiller = MOVE_NONE;
1002
1003     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
1004     {
1005         NodesSincePoll = 0;
1006         poll(pos);
1007     }
1008
1009     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1010     if (   AbortSearch
1011         || ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID)
1012         || pos.is_draw()
1013         || ply >= PLY_MAX - 1)
1014         return VALUE_DRAW;
1015
1016     // Step 3. Mate distance pruning
1017     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1018     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1019     if (alpha >= beta)
1020         return alpha;
1021
1022     // Step 4. Transposition table lookup
1023
1024     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1025     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1026     excludedMove = ss->excludedMove;
1027     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1028
1029     tte = TT.retrieve(posKey);
1030     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
1031
1032     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1033     // This is to avoid problems in the following areas:
1034     //
1035     // * Repetition draw detection
1036     // * Fifty move rule detection
1037     // * Searching for a mate
1038     // * Printing of full PV line
1039     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1040     {
1041         TT.refresh(tte);
1042         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1043         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1044     }
1045
1046     // Step 5. Evaluate the position statically and
1047     // update gain statistics of parent move.
1048     if (isCheck)
1049         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
1050     else if (tte)
1051     {
1052         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1053
1054         ss->eval = tte->static_value();
1055         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
1056         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply);
1057     }
1058     else
1059     {
1060         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
1061         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
1062     }
1063
1064     // Save gain for the parent non-capture move
1065     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1066
1067     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1068     if (   !PvNode
1069         &&  depth < RazorDepth
1070         && !isCheck
1071         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1072         &&  ttMove == MOVE_NONE
1073         && !value_is_mate(beta)
1074         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1075     {
1076         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1077         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO, ply);
1078         if (v < rbeta)
1079             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1080             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1081             return v;
1082     }
1083
1084     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1085     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1086     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1087     if (   !PvNode
1088         && !ss->skipNullMove
1089         &&  depth < RazorDepth
1090         && !isCheck
1091         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1092         && !value_is_mate(beta)
1093         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1094         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1095
1096     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1097     if (   !PvNode
1098         && !ss->skipNullMove
1099         &&  depth > ONE_PLY
1100         && !isCheck
1101         &&  refinedValue >= beta
1102         && !value_is_mate(beta)
1103         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1104     {
1105         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1106
1107         // Null move dynamic reduction based on depth
1108         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
1109
1110         // Null move dynamic reduction based on value
1111         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1112             R++;
1113
1114         pos.do_null_move(st);
1115         (ss+1)->skipNullMove = true;
1116         nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY, ply+1);
1117         (ss+1)->skipNullMove = false;
1118         pos.undo_null_move();
1119
1120         if (nullValue >= beta)
1121         {
1122             // Do not return unproven mate scores
1123             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1124                 nullValue = beta;
1125
1126             if (depth < 6 * ONE_PLY)
1127                 return nullValue;
1128
1129             // Do verification search at high depths
1130             ss->skipNullMove = true;
1131             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY, ply);
1132             ss->skipNullMove = false;
1133
1134             if (v >= beta)
1135                 return nullValue;
1136         }
1137         else
1138         {
1139             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1140             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1141             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1142             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1143             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1144             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1145             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1146                 mateThreat = true;
1147
1148             threatMove = (ss+1)->bestMove;
1149             if (   depth < ThreatDepth
1150                 && (ss-1)->reduction
1151                 && threatMove != MOVE_NONE
1152                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
1153                 return beta - 1;
1154         }
1155     }
1156
1157     // Step 9. Internal iterative deepening
1158     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1159         &&  ttMove == MOVE_NONE
1160         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1161     {
1162         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
1163
1164         ss->skipNullMove = true;
1165         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1166         ss->skipNullMove = false;
1167
1168         ttMove = ss->bestMove;
1169         tte = TT.retrieve(posKey);
1170     }
1171
1172     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1173     if (PvNode)
1174         mateThreat = pos.has_mate_threat();
1175
1176 split_point_start: // At split points actual search starts from here
1177
1178     // Initialize a MovePicker object for the current position
1179     // FIXME currently MovePicker() c'tor is needless called also in SplitPoint
1180     MovePicker mpBase(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1181     MovePicker& mp = SpNode ? *sp->mp : mpBase;
1182     CheckInfo ci(pos);
1183     ss->bestMove = MOVE_NONE;
1184     singleEvasion = !SpNode && isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1185     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
1186     singularExtensionNode =  !SpNode
1187                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1188                            && tte
1189                            && tte->move()
1190                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1191                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
1192                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
1193     if (SpNode)
1194     {
1195         lock_grab(&(sp->lock));
1196         bestValue = sp->bestValue;
1197     }
1198
1199     // Step 10. Loop through moves
1200     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1201     while (   bestValue < beta
1202            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1203            && !ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID))
1204     {
1205       assert(move_is_ok(move));
1206
1207       if (SpNode)
1208       {
1209           moveCount = ++sp->moveCount;
1210           lock_release(&(sp->lock));
1211       }
1212       else if (move == excludedMove)
1213           continue;
1214       else
1215           movesSearched[moveCount++] = move;
1216
1217       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1218       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1219
1220       // Step 11. Decide the new search depth
1221       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1222
1223       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1224       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1225       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1226       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1227       if (   singularExtensionNode
1228           && move == tte->move()
1229           && ext < ONE_PLY)
1230       {
1231           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1232
1233           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1234           {
1235               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1236               ss->excludedMove = move;
1237               ss->skipNullMove = true;
1238               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1239               ss->skipNullMove = false;
1240               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1241               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1242               if (v < b)
1243                   ext = ONE_PLY;
1244           }
1245       }
1246
1247       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1248       ss->currentMove = move;
1249       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1250
1251       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1252       if (   !PvNode
1253           && !captureOrPromotion
1254           && !isCheck
1255           && !dangerous
1256           &&  move != ttMove
1257           && !move_is_castle(move))
1258       {
1259           // Move count based pruning
1260           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1261               && !(threatMove && connected_threat(pos, move, threatMove))
1262               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)) // FIXME bestValue is racy
1263           {
1264               if (SpNode)
1265                   lock_grab(&(sp->lock));
1266
1267               continue;
1268           }
1269
1270           // Value based pruning
1271           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1272           // but fixing this made program slightly weaker.
1273           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1274           futilityValueScaled =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1275                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1276
1277           if (futilityValueScaled < beta)
1278           {
1279               if (SpNode)
1280               {
1281                   lock_grab(&(sp->lock));
1282                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1283                       sp->bestValue = bestValue = futilityValueScaled;
1284               }
1285               else if (futilityValueScaled > bestValue)
1286                   bestValue = futilityValueScaled;
1287
1288               continue;
1289           }
1290
1291           // Prune moves with negative SEE at low depths
1292           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1293               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1294               && pos.see_sign(move) < 0)
1295           {
1296               if (SpNode)
1297                   lock_grab(&(sp->lock));
1298
1299               continue;
1300           }
1301       }
1302
1303       // Step 13. Make the move
1304       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1305
1306       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1307       // The first move in list is the expected PV
1308       if (PvNode && moveCount == 1)
1309           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1310       else
1311       {
1312           // Step 14. Reduced depth search
1313           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1314           bool doFullDepthSearch = true;
1315
1316           if (    depth >= 3 * ONE_PLY
1317               && !captureOrPromotion
1318               && !dangerous
1319               && !move_is_castle(move)
1320               &&  ss->killers[0] != move
1321               &&  ss->killers[1] != move)
1322           {
1323               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1324
1325               if (ss->reduction)
1326               {
1327                   alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1328                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1329                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1330
1331                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1332               }
1333
1334               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1335               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1336               // if the move fails high again then go with full depth search.
1337               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * ONE_PLY)
1338               {
1339                   assert(newDepth - ONE_PLY >= ONE_PLY);
1340
1341                   ss->reduction = ONE_PLY;
1342                   alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1343                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, ply+1);
1344                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1345               }
1346               ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
1347           }
1348
1349           // Step 15. Full depth search
1350           if (doFullDepthSearch)
1351           {
1352               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1353               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1354
1355               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1356               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1357               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1358               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1359                   value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1360           }
1361       }
1362
1363       // Step 16. Undo move
1364       pos.undo_move(move);
1365
1366       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1367
1368       // Step 17. Check for new best move
1369       if (SpNode)
1370       {
1371           lock_grab(&(sp->lock));
1372           bestValue = sp->bestValue;
1373           alpha = sp->alpha;
1374       }
1375
1376       if (value > bestValue && !(SpNode && ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID)))
1377       {
1378           bestValue = value;
1379
1380           if (SpNode)
1381               sp->bestValue = value;
1382
1383           if (value > alpha)
1384           {
1385               if (PvNode && value < beta) // We want always alpha < beta
1386               {
1387                   alpha = value;
1388
1389                   if (SpNode)
1390                       sp->alpha = value;
1391               }
1392               else if (SpNode)
1393                   sp->betaCutoff = true;
1394
1395               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1396                   ss->mateKiller = move;
1397
1398               ss->bestMove = move;
1399
1400               if (SpNode)
1401                   sp->parentSstack->bestMove = move;
1402           }
1403       }
1404
1405       // Step 18. Check for split
1406       if (   !SpNode
1407           && depth >= ThreadsMgr.min_split_depth()
1408           && ThreadsMgr.active_threads() > 1
1409           && bestValue < beta
1410           && ThreadsMgr.available_thread_exists(threadID)
1411           && !AbortSearch
1412           && !ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID)
1413           && Iteration <= 99)
1414           ThreadsMgr.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1415                                       threatMove, mateThreat, moveCount, &mp, PvNode);
1416     }
1417
1418     // Step 19. Check for mate and stalemate
1419     // All legal moves have been searched and if there are
1420     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1421     // If one move was excluded return fail low score.
1422     if (!SpNode && !moveCount)
1423         return excludedMove ? oldAlpha : isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW;
1424
1425     // Step 20. Update tables
1426     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1427     // history counters, and killer moves.
1428     if (!SpNode && !AbortSearch && !ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID))
1429     {
1430         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1431         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1432              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1433
1434         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1435
1436         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1437         if (    bestValue >= beta
1438             && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1439         {
1440             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1441             update_killers(move, ss);
1442         }
1443     }
1444
1445     if (SpNode)
1446     {
1447         // Here we have the lock still grabbed
1448         sp->slaves[threadID] = 0;
1449         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1450         lock_release(&(sp->lock));
1451     }
1452
1453     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1454
1455     return bestValue;
1456   }
1457
1458   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1459   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1460   // less than ONE_PLY).
1461
1462   template <NodeType PvNode>
1463   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1464
1465     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1466     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1467     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1468     assert(depth <= 0);
1469     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1470     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
1471
1472     StateInfo st;
1473     Move ttMove, move;
1474     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1475     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1476     const TTEntry* tte;
1477     Depth ttDepth;
1478     Value oldAlpha = alpha;
1479
1480     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1481
1482     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1483     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1484         return VALUE_DRAW;
1485
1486     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1487     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1488     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1489     isCheck = pos.is_check();
1490     ttDepth = (isCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1491
1492     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1493     // pruning, but only for move ordering.
1494     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1495     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1496
1497     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, ttDepth, beta, ply))
1498     {
1499         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1500         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1501     }
1502
1503     // Evaluate the position statically
1504     if (isCheck)
1505     {
1506         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1507         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1508         enoughMaterial = false;
1509     }
1510     else
1511     {
1512         if (tte)
1513         {
1514             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1515
1516             evalMargin = tte->static_value_margin();
1517             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1518         }
1519         else
1520             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1521
1522         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1523
1524         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1525         if (bestValue >= beta)
1526         {
1527             if (!tte)
1528                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1529
1530             return bestValue;
1531         }
1532
1533         if (PvNode && bestValue > alpha)
1534             alpha = bestValue;
1535
1536         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1537         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1538         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1539     }
1540
1541     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1542     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1543     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1544     // be generated.
1545     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H);
1546     CheckInfo ci(pos);
1547
1548     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1549     while (   alpha < beta
1550            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1551     {
1552       assert(move_is_ok(move));
1553
1554       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1555
1556       // Futility pruning
1557       if (   !PvNode
1558           && !isCheck
1559           && !moveIsCheck
1560           &&  move != ttMove
1561           &&  enoughMaterial
1562           && !move_is_promotion(move)
1563           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1564       {
1565           futilityValue =  futilityBase
1566                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1567                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1568
1569           if (futilityValue < alpha)
1570           {
1571               if (futilityValue > bestValue)
1572                   bestValue = futilityValue;
1573               continue;
1574           }
1575       }
1576
1577       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1578       evasionPrunable =   isCheck
1579                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1580                        && !pos.move_is_capture(move)
1581                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1582
1583       // Don't search moves with negative SEE values
1584       if (   !PvNode
1585           && (!isCheck || evasionPrunable)
1586           &&  move != ttMove
1587           && !move_is_promotion(move)
1588           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1589           continue;
1590
1591       // Don't search useless checks
1592       if (   !PvNode
1593           && !isCheck
1594           &&  moveIsCheck
1595           &&  move != ttMove
1596           && !pos.move_is_capture_or_promotion(move)
1597           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1598           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1599       {
1600           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1601               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1602
1603           continue;
1604       }
1605
1606       // Update current move
1607       ss->currentMove = move;
1608
1609       // Make and search the move
1610       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1611       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY, ply+1);
1612       pos.undo_move(move);
1613
1614       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1615
1616       // New best move?
1617       if (value > bestValue)
1618       {
1619           bestValue = value;
1620           if (value > alpha)
1621           {
1622               alpha = value;
1623               ss->bestMove = move;
1624           }
1625        }
1626     }
1627
1628     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1629     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1630     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1631         return value_mated_in(ply);
1632
1633     // Update transposition table
1634     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1635     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), vt, ttDepth, ss->bestMove, ss->eval, evalMargin);
1636
1637     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1638
1639     return bestValue;
1640   }
1641
1642
1643   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1644   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1645   // will be pruned.
1646
1647   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1648   {
1649     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1650     Square from, to, ksq, victimSq;
1651     Piece pc;
1652     Color them;
1653     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1654
1655     from = move_from(move);
1656     to = move_to(move);
1657     them = opposite_color(pos.side_to_move());
1658     ksq = pos.king_square(them);
1659     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1660     pc = pos.piece_on(from);
1661
1662     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1663     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1664     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1665
1666     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1667     b = kingAtt & ~pos.pieces_of_color(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1668
1669     if (!(b && (b & (b - 1))))
1670         return true;
1671
1672     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1673     if (   type_of_piece(pc) == QUEEN
1674         && bit_is_set(kingAtt, to))
1675         return true;
1676
1677     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1678     b = pos.pieces_of_color(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1679
1680     while (b)
1681     {
1682         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1683         futilityValue = futilityBase + pos.endgame_value_of_piece_on(victimSq);
1684
1685         // Note that here we generate illegal "double move"!
1686         if (   futilityValue >= beta
1687             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1688             return true;
1689
1690         if (futilityValue > bv)
1691             bv = futilityValue;
1692     }
1693
1694     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1695     *bestValue = bv;
1696     return false;
1697   }
1698
1699
1700   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1701   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1702   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1703   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1704   // second move is assumed to be a move from the current position.
1705
1706   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1707
1708     Square f1, t1, f2, t2;
1709     Piece p;
1710
1711     assert(m1 && move_is_ok(m1));
1712     assert(m2 && move_is_ok(m2));
1713
1714     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1715     f2 = move_from(m2);
1716     t1 = move_to(m1);
1717     if (f2 == t1)
1718         return true;
1719
1720     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1721     t2 = move_to(m2);
1722     f1 = move_from(m1);
1723     if (t2 == f1)
1724         return true;
1725
1726     // Case 3: Moving through the vacated square
1727     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1728         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1729       return true;
1730
1731     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1732     p = pos.piece_on(t1);
1733     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1734         return true;
1735
1736     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1737     if (    piece_is_slider(p)
1738         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1739         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1740     {
1741         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1742         // move is the opposite of the checking piece.
1743         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1744         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1745
1746         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1747             return true;
1748     }
1749     return false;
1750   }
1751
1752
1753   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one eventually
1754   // compensated for the ply.
1755
1756   bool value_is_mate(Value value) {
1757
1758     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1759
1760     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1761           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1762   }
1763
1764
1765   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1766   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1767   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1768
1769   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1770
1771     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1772       return v + ply;
1773
1774     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1775       return v - ply;
1776
1777     return v;
1778   }
1779
1780
1781   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1782   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1783
1784   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1785
1786     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1787       return v - ply;
1788
1789     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1790       return v + ply;
1791
1792     return v;
1793   }
1794
1795
1796   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1797   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1798   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1799   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1800   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1801   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1802   template <NodeType PvNode>
1803   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1804                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1805
1806     assert(m != MOVE_NONE);
1807
1808     Depth result = DEPTH_ZERO;
1809     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1810
1811     if (*dangerous)
1812     {
1813         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1814             result += CheckExtension[PvNode];
1815
1816         if (singleEvasion)
1817             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1818
1819         if (mateThreat)
1820             result += MateThreatExtension[PvNode];
1821     }
1822
1823     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1824     {
1825         Color c = pos.side_to_move();
1826         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1827         {
1828             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1829             *dangerous = true;
1830         }
1831         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1832         {
1833             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1834             *dangerous = true;
1835         }
1836     }
1837
1838     if (   captureOrPromotion
1839         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1840         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1841             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == VALUE_ZERO)
1842         && !move_is_promotion(m)
1843         && !move_is_ep(m))
1844     {
1845         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1846         *dangerous = true;
1847     }
1848
1849     if (   PvNode
1850         && captureOrPromotion
1851         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1852         && pos.see_sign(m) >= 0)
1853     {
1854         result += ONE_PLY / 2;
1855         *dangerous = true;
1856     }
1857
1858     return Min(result, ONE_PLY);
1859   }
1860
1861
1862   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1863   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1864
1865   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1866
1867     assert(move_is_ok(m));
1868     assert(threat && move_is_ok(threat));
1869     assert(!pos.move_is_check(m));
1870     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1871     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1872
1873     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1874
1875     mfrom = move_from(m);
1876     mto = move_to(m);
1877     tfrom = move_from(threat);
1878     tto = move_to(threat);
1879
1880     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1881     if (mfrom == tto)
1882         return true;
1883
1884     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1885     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1886     if (   pos.move_is_capture(threat)
1887         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1888             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1889         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1890         return true;
1891
1892     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1893     // prune safe moves which block its ray.
1894     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1895         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1896         && pos.see_sign(m) >= 0)
1897         return true;
1898
1899     return false;
1900   }
1901
1902
1903   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1904   // can be used at a given point in search.
1905
1906   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1907
1908     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1909
1910     return   (   tte->depth() >= depth
1911               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
1912               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
1913
1914           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1915               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1916   }
1917
1918
1919   // refine_eval() returns the transposition table score if
1920   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1921
1922   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1923
1924       assert(tte);
1925
1926       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1927
1928       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1929           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1930           return v;
1931
1932       return defaultEval;
1933   }
1934
1935
1936   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1937   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1938
1939   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1940                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1941     Move m;
1942
1943     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
1944
1945     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1946     {
1947         m = movesSearched[i];
1948
1949         assert(m != move);
1950
1951         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
1952             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
1953     }
1954   }
1955
1956
1957   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
1958   // among the killer moves of that ply.
1959
1960   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
1961
1962     if (m == ss->killers[0])
1963         return;
1964
1965     ss->killers[1] = ss->killers[0];
1966     ss->killers[0] = m;
1967   }
1968
1969
1970   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
1971   // the static position evaluation before and after the move.
1972
1973   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
1974
1975     if (   m != MOVE_NULL
1976         && before != VALUE_NONE
1977         && after != VALUE_NONE
1978         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
1979         && !move_is_special(m))
1980         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
1981   }
1982
1983
1984   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
1985   // since the beginning of the current search.
1986
1987   int current_search_time() {
1988
1989     return get_system_time() - SearchStartTime;
1990   }
1991
1992
1993   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI protocol
1994
1995   std::string value_to_uci(Value v) {
1996
1997     std::stringstream s;
1998
1999     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
2000       s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to pawn = 100
2001     else
2002       s << "mate " << (v > 0 ? (VALUE_MATE - v + 1) / 2 : -(VALUE_MATE + v) / 2 );
2003
2004     return s.str();
2005   }
2006
2007   // nps() computes the current nodes/second count.
2008
2009   int nps(const Position& pos) {
2010
2011     int t = current_search_time();
2012     return (t > 0 ? int((pos.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2013   }
2014
2015
2016   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2017   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2018   // search.
2019
2020   void poll(const Position& pos) {
2021
2022     static int lastInfoTime;
2023     int t = current_search_time();
2024
2025     //  Poll for input
2026     if (data_available())
2027     {
2028         // We are line oriented, don't read single chars
2029         std::string command;
2030
2031         if (!std::getline(std::cin, command))
2032             command = "quit";
2033
2034         if (command == "quit")
2035         {
2036             AbortSearch = true;
2037             PonderSearch = false;
2038             Quit = true;
2039             return;
2040         }
2041         else if (command == "stop")
2042         {
2043             AbortSearch = true;
2044             PonderSearch = false;
2045         }
2046         else if (command == "ponderhit")
2047             ponderhit();
2048     }
2049
2050     // Print search information
2051     if (t < 1000)
2052         lastInfoTime = 0;
2053
2054     else if (lastInfoTime > t)
2055         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2056         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2057         lastInfoTime = 0;
2058
2059     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2060     {
2061         lastInfoTime = t;
2062
2063         if (dbg_show_mean)
2064             dbg_print_mean();
2065
2066         if (dbg_show_hit_rate)
2067             dbg_print_hit_rate();
2068
2069         cout << "info nodes " << pos.nodes_searched() << " nps " << nps(pos)
2070              << " time " << t << endl;
2071     }
2072
2073     // Should we stop the search?
2074     if (PonderSearch)
2075         return;
2076
2077     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2078                            && !AspirationFailLow
2079                            &&  t > TimeMgr.available_time();
2080
2081     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
2082                      || stillAtFirstMove;
2083
2084     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2085         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2086         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && pos.nodes_searched() >= MaxNodes))
2087         AbortSearch = true;
2088   }
2089
2090
2091   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2092   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2093   // it correctly predicted the opponent's move.
2094
2095   void ponderhit() {
2096
2097     int t = current_search_time();
2098     PonderSearch = false;
2099
2100     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2101                            && !AspirationFailLow
2102                            &&  t > TimeMgr.available_time();
2103
2104     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
2105                      || stillAtFirstMove;
2106
2107     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2108         AbortSearch = true;
2109   }
2110
2111
2112   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2113   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2114
2115   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2116
2117     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2118     {
2119         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2120         ss->skipNullMove = false;
2121         ss->reduction = DEPTH_ZERO;
2122         ss->sp = NULL;
2123
2124         if (i < 3)
2125             ss->killers[0] = ss->killers[1] = ss->mateKiller = MOVE_NONE;
2126     }
2127   }
2128
2129
2130   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2131   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2132   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2133   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2134   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2135   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2136
2137   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2138
2139     std::string command;
2140
2141     while (true)
2142     {
2143         if (!std::getline(std::cin, command))
2144             command = "quit";
2145
2146         if (command == "quit")
2147         {
2148             Quit = true;
2149             break;
2150         }
2151         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2152             break;
2153     }
2154   }
2155
2156
2157   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2158   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2159
2160   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2161
2162     cout << "info depth " << Iteration
2163          << " score "     << value_to_uci(value)
2164          << (value >= beta ? " lowerbound" : value <= alpha ? " upperbound" : "")
2165          << " time "  << current_search_time()
2166          << " nodes " << pos.nodes_searched()
2167          << " nps "   << nps(pos)
2168          << " pv ";
2169
2170     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2171         cout << *m << " ";
2172
2173     cout << endl;
2174
2175     if (UseLogFile)
2176     {
2177         ValueType t = value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2178                       value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2179
2180         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration, value, t, pv) << endl;
2181     }
2182   }
2183
2184
2185   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2186   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2187   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2188
2189   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]) {
2190
2191     StateInfo st;
2192     TTEntry* tte;
2193     Position p(pos, pos.thread());
2194     Value v, m = VALUE_NONE;
2195
2196     for (int i = 0; pv[i] != MOVE_NONE; i++)
2197     {
2198         tte = TT.retrieve(p.get_key());
2199         if (!tte || tte->move() != pv[i])
2200         {
2201             v = (p.is_check() ? VALUE_NONE : evaluate(p, m));
2202             TT.store(p.get_key(), VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[i], v, m);
2203         }
2204         p.do_move(pv[i], st);
2205     }
2206   }
2207
2208
2209   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2210   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2211   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2212   // long PV to print that is important for position analysis.
2213
2214   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]) {
2215
2216     StateInfo st;
2217     TTEntry* tte;
2218     Position p(pos, pos.thread());
2219     int ply = 0;
2220
2221     assert(bestMove != MOVE_NONE);
2222
2223     pv[ply] = bestMove;
2224     p.do_move(pv[ply++], st);
2225
2226     while (   (tte = TT.retrieve(p.get_key())) != NULL
2227            && tte->move() != MOVE_NONE
2228            && move_is_legal(p, tte->move())
2229            && ply < PLY_MAX
2230            && (!p.is_draw() || ply < 2))
2231     {
2232         pv[ply] = tte->move();
2233         p.do_move(pv[ply++], st);
2234     }
2235     pv[ply] = MOVE_NONE;
2236   }
2237
2238
2239   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2240   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2241   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2242   // threads and one for Windows threads.
2243
2244 #if !defined(_MSC_VER)
2245
2246   void* init_thread(void* threadID) {
2247
2248     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2249     return NULL;
2250   }
2251
2252 #else
2253
2254   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2255
2256     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2257     return 0;
2258   }
2259
2260 #endif
2261
2262
2263   /// The ThreadsManager class
2264
2265
2266   // read_uci_options() updates number of active threads and other internal
2267   // parameters according to the UCI options values. It is called before
2268   // to start a new search.
2269
2270   void ThreadsManager::read_uci_options() {
2271
2272     maxThreadsPerSplitPoint = Options["Maximum Number of Threads per Split Point"].value<int>();
2273     minimumSplitDepth       = Options["Minimum Split Depth"].value<int>() * ONE_PLY;
2274     useSleepingThreads      = Options["Use Sleeping Threads"].value<bool>();
2275     activeThreads           = Options["Threads"].value<int>();
2276   }
2277
2278
2279   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2280   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2281   // object for which the current thread is the master.
2282
2283   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2284
2285     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2286
2287     int i;
2288     bool allFinished = false;
2289
2290     while (true)
2291     {
2292         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2293         // master should exit as last one.
2294         if (allThreadsShouldExit)
2295         {
2296             assert(!sp);
2297             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2298             return;
2299         }
2300
2301         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2302         // instead of wasting CPU time polling for work.
2303         while (   threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == THREAD_INITIALIZING
2304                || (useSleepingThreads && threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE))
2305         {
2306             assert(!sp || useSleepingThreads);
2307             assert(threadID != 0 || useSleepingThreads);
2308
2309             if (threads[threadID].state == THREAD_INITIALIZING)
2310                 threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2311
2312             // Grab the lock to avoid races with wake_sleeping_thread()
2313             lock_grab(&sleepLock[threadID]);
2314
2315             // If we are master and all slaves have finished do not go to sleep
2316             for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2317             allFinished = (i == activeThreads);
2318
2319             if (allFinished || allThreadsShouldExit)
2320             {
2321                 lock_release(&sleepLock[threadID]);
2322                 break;
2323             }
2324
2325             // Do sleep here after retesting sleep conditions
2326             if (threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE)
2327                 cond_wait(&sleepCond[threadID], &sleepLock[threadID]);
2328
2329             lock_release(&sleepLock[threadID]);
2330         }
2331
2332         // If this thread has been assigned work, launch a search
2333         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2334         {
2335             assert(!allThreadsShouldExit);
2336
2337             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2338
2339             // Here we call search() with SplitPoint template parameter set to true
2340             SplitPoint* tsp = threads[threadID].splitPoint;
2341             Position pos(*tsp->pos, threadID);
2342             SearchStack* ss = tsp->sstack[threadID] + 1;
2343             ss->sp = tsp;
2344
2345             if (tsp->pvNode)
2346                 search<PV, true>(pos, ss, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth, tsp->ply);
2347             else
2348                 search<NonPV, true>(pos, ss, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth, tsp->ply);
2349
2350             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2351
2352             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2353
2354             // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2355             // case we are the last slave of the split point.
2356             if (useSleepingThreads && threadID != tsp->master && threads[tsp->master].state == THREAD_AVAILABLE)
2357                 wake_sleeping_thread(tsp->master);
2358         }
2359
2360         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2361         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2362         for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2363         allFinished = (i == activeThreads);
2364
2365         if (allFinished)
2366         {
2367             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2368             // be sure sp->lock has been released before to return.
2369             lock_grab(&(sp->lock));
2370             lock_release(&(sp->lock));
2371
2372             // In helpful master concept a master can help only a sub-tree, and
2373             // because here is all finished is not possible master is booked.
2374             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2375
2376             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2377             return;
2378         }
2379     }
2380   }
2381
2382
2383   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2384   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2385   // objects.
2386
2387   void ThreadsManager::init_threads() {
2388
2389     int i, arg[MAX_THREADS];
2390     bool ok;
2391
2392     // Initialize global locks
2393     lock_init(&mpLock);
2394
2395     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2396     {
2397         lock_init(&sleepLock[i]);
2398         cond_init(&sleepCond[i]);
2399     }
2400
2401     // Initialize splitPoints[] locks
2402     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2403         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2404             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2405
2406     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2407     allThreadsShouldExit = false;
2408
2409     // Threads will be put all threads to sleep as soon as created
2410     activeThreads = 1;
2411
2412     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_INITIALIZING
2413     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2414     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2415         threads[i].state = THREAD_INITIALIZING;
2416
2417     // Launch the helper threads
2418     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2419     {
2420         arg[i] = i;
2421
2422 #if !defined(_MSC_VER)
2423         pthread_t pthread[1];
2424         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&arg[i])) == 0);
2425         pthread_detach(pthread[0]);
2426 #else
2427         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&arg[i]), 0, NULL) != NULL);
2428 #endif
2429         if (!ok)
2430         {
2431             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2432             exit(EXIT_FAILURE);
2433         }
2434
2435         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2436         while (threads[i].state == THREAD_INITIALIZING) {}
2437     }
2438   }
2439
2440
2441   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2442   // helper threads exit cleanly.
2443
2444   void ThreadsManager::exit_threads() {
2445
2446     allThreadsShouldExit = true; // Let the woken up threads to exit idle_loop()
2447
2448     // Wake up all the threads and waits for termination
2449     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2450     {
2451         wake_sleeping_thread(i);
2452         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2453     }
2454
2455     // Now we can safely destroy the locks
2456     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2457         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2458             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2459
2460     lock_destroy(&mpLock);
2461
2462     // Now we can safely destroy the wait conditions
2463     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2464     {
2465         lock_destroy(&sleepLock[i]);
2466         cond_destroy(&sleepCond[i]);
2467     }
2468   }
2469
2470
2471   // cutoff_at_splitpoint() checks whether a beta cutoff has occurred in
2472   // the thread's currently active split point, or in some ancestor of
2473   // the current split point.
2474
2475   bool ThreadsManager::cutoff_at_splitpoint(int threadID) const {
2476
2477     assert(threadID >= 0 && threadID < activeThreads);
2478
2479     SplitPoint* sp = threads[threadID].splitPoint;
2480
2481     for ( ; sp && !sp->betaCutoff; sp = sp->parent) {}
2482     return sp != NULL;
2483   }
2484
2485
2486   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2487   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2488   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2489   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2490   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2491   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2492   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2493
2494   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2495
2496     assert(slave >= 0 && slave < activeThreads);
2497     assert(master >= 0 && master < activeThreads);
2498     assert(activeThreads > 1);
2499
2500     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2501         return false;
2502
2503     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2504     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2505
2506     // No active split points means that the thread is available as
2507     // a slave for any other thread.
2508     if (localActiveSplitPoints == 0 || activeThreads == 2)
2509         return true;
2510
2511     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2512     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2513     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2514     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2515         return true;
2516
2517     return false;
2518   }
2519
2520
2521   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2522   // a slave for the thread with threadID "master".
2523
2524   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2525
2526     assert(master >= 0 && master < activeThreads);
2527     assert(activeThreads > 1);
2528
2529     for (int i = 0; i < activeThreads; i++)
2530         if (thread_is_available(i, master))
2531             return true;
2532
2533     return false;
2534   }
2535
2536
2537   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2538   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2539   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2540   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2541   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2542   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2543   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops and
2544   // call search().When all threads have returned from search() then split() returns.
2545
2546   template <bool Fake>
2547   void ThreadsManager::split(Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2548                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, Move threatMove,
2549                              bool mateThreat, int moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2550     assert(pos.is_ok());
2551     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2552     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2553     assert(*bestValue <= *alpha);
2554     assert(*alpha < beta);
2555     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2556     assert(depth > DEPTH_ZERO);
2557     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < activeThreads);
2558     assert(activeThreads > 1);
2559
2560     int i, master = pos.thread();
2561     Thread& masterThread = threads[master];
2562
2563     lock_grab(&mpLock);
2564
2565     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2566     // active split points, don't split.
2567     if (   !available_thread_exists(master)
2568         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2569     {
2570         lock_release(&mpLock);
2571         return;
2572     }
2573
2574     // Pick the next available split point object from the split point stack
2575     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2576
2577     // Initialize the split point object
2578     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2579     splitPoint.master = master;
2580     splitPoint.betaCutoff = false;
2581     splitPoint.ply = ply;
2582     splitPoint.depth = depth;
2583     splitPoint.threatMove = threatMove;
2584     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2585     splitPoint.alpha = *alpha;
2586     splitPoint.beta = beta;
2587     splitPoint.pvNode = pvNode;
2588     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2589     splitPoint.mp = mp;
2590     splitPoint.moveCount = moveCount;
2591     splitPoint.pos = &pos;
2592     splitPoint.nodes = 0;
2593     splitPoint.parentSstack = ss;
2594     for (i = 0; i < activeThreads; i++)
2595         splitPoint.slaves[i] = 0;
2596
2597     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2598
2599     // If we are here it means we are not available
2600     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2601
2602     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2603
2604     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2605     for (i = 0; !Fake && i < activeThreads && workersCnt < maxThreadsPerSplitPoint; i++)
2606         if (thread_is_available(i, master))
2607         {
2608             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2609             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2610             splitPoint.slaves[i] = 1;
2611             workersCnt++;
2612         }
2613
2614     assert(Fake || workersCnt > 1);
2615
2616     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2617     lock_release(&mpLock);
2618
2619     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2620     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2621     for (i = 0; i < activeThreads; i++)
2622         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2623         {
2624             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2625
2626             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2627
2628             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2629
2630             if (useSleepingThreads && i != master)
2631                 wake_sleeping_thread(i);
2632         }
2633
2634     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2635     // which it will instantly launch a search, because its state is
2636     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2637     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2638     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2639     idle_loop(master, &splitPoint);
2640
2641     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2642     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2643     lock_grab(&mpLock);
2644
2645     *alpha = splitPoint.alpha;
2646     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2647     masterThread.activeSplitPoints--;
2648     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2649     pos.set_nodes_searched(pos.nodes_searched() + splitPoint.nodes);
2650
2651     lock_release(&mpLock);
2652   }
2653
2654
2655   // wake_sleeping_thread() wakes up the thread with the given threadID
2656   // when it is time to start a new search.
2657
2658   void ThreadsManager::wake_sleeping_thread(int threadID) {
2659
2660      lock_grab(&sleepLock[threadID]);
2661      cond_signal(&sleepCond[threadID]);
2662      lock_release(&sleepLock[threadID]);
2663   }
2664
2665
2666   /// The RootMoveList class
2667
2668   // RootMoveList c'tor
2669
2670   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) {
2671
2672     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2673     MoveStack mlist[MOVES_MAX];
2674     StateInfo st;
2675     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2676
2677     // Initialize search stack
2678     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2679     ss[0].eval = ss[0].evalMargin = VALUE_NONE;
2680     count = 0;
2681
2682     // Generate all legal moves
2683     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2684
2685     // Add each move to the moves[] array
2686     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2687     {
2688         bool includeMove = includeAllMoves;
2689
2690         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2691             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2692
2693         if (!includeMove)
2694             continue;
2695
2696         // Find a quick score for the move
2697         moves[count].move = ss[0].currentMove = moves[count].pv[0] = cur->move;
2698         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2699         pos.do_move(cur->move, st);
2700         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, DEPTH_ZERO, 1);
2701         pos.undo_move(cur->move);
2702         count++;
2703     }
2704     sort();
2705   }
2706
2707   // Score root moves using the standard way used in main search, the moves
2708   // are scored according to the order in which are returned by MovePicker.
2709
2710   void RootMoveList::score_moves(const Position& pos)
2711   {
2712       Move move;
2713       int score = 1000;
2714       MovePicker mp = MovePicker(pos, MOVE_NONE, ONE_PLY, H);
2715
2716       while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
2717           for (int i = 0; i < count; i++)
2718               if (moves[i].move == move)
2719               {
2720                   moves[i].mp_score = score--;
2721                   break;
2722               }
2723   }
2724
2725   // RootMoveList simple methods definitions
2726
2727   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2728
2729     int j;
2730
2731     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2732         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2733
2734     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2735   }
2736
2737
2738   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2739   // iteration.
2740
2741   void RootMoveList::sort() {
2742
2743     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2744   }
2745
2746
2747   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2748   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2749   // correctly in MultiPV mode.
2750
2751   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2752
2753     int i,j;
2754
2755     for (i = 1; i <= n; i++)
2756     {
2757         RootMove rm = moves[i];
2758         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2759             moves[j] = moves[j - 1];
2760
2761         moves[j] = rm;
2762     }
2763   }
2764
2765 } // namespace