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