]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Don't init SplitPointStack[i][j].parent
[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     void split(const Position& pos, SearchStack* ss, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
93                Depth depth, bool mateThreat, int* moveCount, 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 beta cut-off 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 bigger then beta - IIDMargin.
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, 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 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, 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     p.reset_ply();
641     Iteration = 1;
642
643     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
644     if (   rml.move_count() == 1
645         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
646         EasyMove = rml.get_move(0);
647
648     // Iterative deepening loop
649     while (Iteration < PLY_MAX)
650     {
651         // Initialize iteration
652         Iteration++;
653         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
654
655         cout << "info depth " << Iteration << endl;
656
657         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
658         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
659         {
660             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
661             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
662
663             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
664             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
665
666             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
667             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
668         }
669
670         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
671         value = root_search(p, ss, rml, &alpha, &beta);
672
673         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
674         // been overwritten during the search.
675         TT.insert_pv(p, ss->pv);
676
677         if (AbortSearch)
678             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
679
680         //Save info about search result
681         ValueByIteration[Iteration] = value;
682
683         // Drop the easy move if differs from the new best move
684         if (ss->pv[0] != EasyMove)
685             EasyMove = MOVE_NONE;
686
687         if (UseTimeManagement)
688         {
689             // Time to stop?
690             bool stopSearch = false;
691
692             // Stop search early if there is only a single legal move,
693             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
694             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
695                 stopSearch = true;
696
697             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
698             if (  Iteration >= 6
699                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
700                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
701                 stopSearch = true;
702
703             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
704             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
705             if (   Iteration >= 8
706                 && EasyMove == ss->pv[0]
707                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
708                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
709                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
710                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
711                 stopSearch = true;
712
713             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
714             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
715                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
716                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
717
718             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
719             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
720             // move at the next iteration anyway.
721             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
722                 stopSearch = true;
723
724             if (stopSearch)
725             {
726                 if (PonderSearch)
727                     StopOnPonderhit = true;
728                 else
729                     break;
730             }
731         }
732
733         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
734             break;
735     }
736
737     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
738     // best move before we are told to do so.
739     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
740         wait_for_stop_or_ponderhit();
741     else
742         // Print final search statistics
743         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
744              << " nps " << nps()
745              << " time " << current_search_time()
746              << " hashfull " << TT.full() << endl;
747
748     // Print the best move and the ponder move to the standard output
749     if (ss->pv[0] == MOVE_NONE)
750     {
751         ss->pv[0] = rml.get_move(0);
752         ss->pv[1] = MOVE_NONE;
753     }
754
755     assert(ss->pv[0] != MOVE_NONE);
756
757     cout << "bestmove " << ss->pv[0];
758
759     if (ss->pv[1] != MOVE_NONE)
760         cout << " ponder " << ss->pv[1];
761
762     cout << endl;
763
764     if (UseLogFile)
765     {
766         if (dbg_show_mean)
767             dbg_print_mean(LogFile);
768
769         if (dbg_show_hit_rate)
770             dbg_print_hit_rate(LogFile);
771
772         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
773                 << "\nNodes/second: " << nps()
774                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss->pv[0]);
775
776         StateInfo st;
777         p.do_move(ss->pv[0], st);
778         LogFile << "\nPonder move: "
779                 << move_to_san(p, ss->pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
780                 << endl;
781     }
782     return rml.get_move_score(0);
783   }
784
785
786   // root_search() is the function which searches the root node. It is
787   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
788   // scheme, prints some information to the standard output and handles
789   // the fail low/high loops.
790
791   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
792
793     EvalInfo ei;
794     StateInfo st;
795     CheckInfo ci(pos);
796     int64_t nodes;
797     Move move;
798     Depth depth, ext, newDepth;
799     Value value, alpha, beta;
800     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
801     int researchCountFH, researchCountFL;
802
803     researchCountFH = researchCountFL = 0;
804     alpha = *alphaPtr;
805     beta = *betaPtr;
806     isCheck = pos.is_check();
807
808     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, init_ss_array() has already initialized root node)
809     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
810     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
811     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
812
813     // Step 5. Evaluate the position statically
814     // At root we do this only to get reference value for child nodes
815     if (!isCheck)
816         ss->eval = evaluate(pos, ei, 0);
817
818     // Step 6. Razoring (omitted at root)
819     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
820     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
821     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
822
823     // Step extra. Fail low loop
824     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
825     // with bigger window until we are not failing low anymore.
826     while (1)
827     {
828         // Sort the moves before to (re)search
829         rml.sort();
830
831         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
832         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
833         {
834             // This is used by time management
835             FirstRootMove = (i == 0);
836
837             // Save the current node count before the move is searched
838             nodes = TM.nodes_searched();
839
840             // Reset beta cut-off counters
841             TM.resetBetaCounters();
842
843             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
844             // the standard output.
845             move = ss->currentMove = rml.get_move(i);
846
847             if (current_search_time() >= 1000)
848                 cout << "info currmove " << move
849                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
850
851             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
852             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
853
854             // Step 11. Decide the new search depth
855             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
856             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
857             newDepth = depth + ext;
858
859             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
860
861             // Step extra. Fail high loop
862             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
863             // high anymore.
864             value = - VALUE_INFINITE;
865
866             while (1)
867             {
868                 // Step 13. Make the move
869                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
870
871                 // Step extra. pv search
872                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
873                 // and for fail high research (value > alpha)
874                 if (i < MultiPV || value > alpha)
875                 {
876                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
877                     if (MultiPV > 1)
878                         alpha = -VALUE_INFINITE;
879
880                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
881                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false, 0);
882                 }
883                 else
884                 {
885                     // Step 14. Reduced search
886                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
887                     bool doFullDepthSearch = true;
888
889                     if (    depth >= 3 * OnePly
890                         && !dangerous
891                         && !captureOrPromotion
892                         && !move_is_castle(move))
893                     {
894                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
895                         if (ss->reduction)
896                         {
897                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
898                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, true, 0);
899                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
900                         }
901                     }
902
903                     // Step 15. Full depth search
904                     if (doFullDepthSearch)
905                     {
906                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
907                         ss->reduction = Depth(0);
908                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, true, 0);
909
910                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
911                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
912                         if (value > alpha)
913                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false, 0);
914                     }
915                 }
916
917                 // Step 16. Undo move
918                 pos.undo_move(move);
919
920                 // Can we exit fail high loop ?
921                 if (AbortSearch || value < beta)
922                     break;
923
924                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
925                 // the score before research in case we run out of time while researching.
926                 rml.set_move_score(i, value);
927                 update_pv(ss, 0);
928                 TT.extract_pv(pos, ss->pv, PLY_MAX);
929                 rml.set_move_pv(i, ss->pv);
930
931                 // Print information to the standard output
932                 print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
933
934                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
935                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
936                 researchCountFH++;
937
938             } // End of fail high loop
939
940             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
941             // was aborted because the user interrupted the search or because we
942             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
943             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
944             // move and/or PV.
945             if (AbortSearch)
946                 break;
947
948             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
949             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
950             int64_t our, their;
951             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
952             rml.set_beta_counters(i, our, their);
953             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
954
955             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
956             assert(value < beta);
957
958             // Step 17. Check for new best move
959             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
960                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
961             else
962             {
963                 // PV move or new best move!
964
965                 // Update PV
966                 rml.set_move_score(i, value);
967                 update_pv(ss, 0);
968                 TT.extract_pv(pos, ss->pv, PLY_MAX);
969                 rml.set_move_pv(i, ss->pv);
970
971                 if (MultiPV == 1)
972                 {
973                     // We record how often the best move has been changed in each
974                     // iteration. This information is used for time managment: When
975                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
976                     if (i > 0)
977                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
978
979                     // Print information to the standard output
980                     print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
981
982                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
983                     if (value > alpha)
984                         alpha = value;
985                 }
986                 else // MultiPV > 1
987                 {
988                     rml.sort_multipv(i);
989                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
990                     {
991                         cout << "info multipv " << j + 1
992                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
993                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
994                              << " time " << current_search_time()
995                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
996                              << " nps " << nps()
997                              << " pv ";
998
999                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
1000                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1001
1002                         cout << endl;
1003                     }
1004                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
1005                 }
1006             } // PV move or new best move
1007
1008             assert(alpha >= *alphaPtr);
1009
1010             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
1011
1012             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
1013                 StopOnPonderhit = false;
1014         }
1015
1016         // Can we exit fail low loop ?
1017         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
1018             break;
1019
1020         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1021         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
1022         researchCountFL++;
1023
1024     } // Fail low loop
1025
1026     // Sort the moves before to return
1027     rml.sort();
1028
1029     return alpha;
1030   }
1031
1032
1033   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
1034
1035   template <NodeType PvNode>
1036   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth,
1037                bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1038
1039     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1040     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1041     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1042     assert(pos.ply() > 0 && pos.ply() < PLY_MAX);
1043     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1044
1045     Move movesSearched[256];
1046     EvalInfo ei;
1047     StateInfo st;
1048     const TTEntry* tte;
1049     Move ttMove, move;
1050     Depth ext, newDepth;
1051     Value bestValue, value, oldAlpha;
1052     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
1053     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1054     bool mateThreat = false;
1055     int moveCount = 0;
1056     int ply = pos.ply();
1057     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1058     oldAlpha = alpha;
1059
1060     if (depth < OnePly)
1061         return qsearch<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), 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, tte->static_value(), tte->king_danger());
1101
1102         ss->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->static_value() != VALUE_NONE)
1112         {
1113             ss->eval = tte->static_value();
1114             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1115         }
1116         else
1117             ss->eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1118
1119         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1120         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1121     }
1122
1123     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1124     if (   !PvNode
1125         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1126         &&  ttMove == MOVE_NONE
1127         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1128         &&  depth < RazorDepth
1129         && !isCheck
1130         && !value_is_mate(beta)
1131         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1132     {
1133         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1134         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), threadID);
1135         if (v < rbeta)
1136             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1137             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1138             return v;
1139     }
1140
1141     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1142     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1143     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1144     if (   !PvNode
1145         &&  allowNullmove
1146         &&  depth < RazorDepth
1147         && !isCheck
1148         && !value_is_mate(beta)
1149         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1150         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0))
1151         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1152
1153     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1154     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1155     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1156     // NullMoveMargin under beta.
1157     if (   !PvNode
1158         &&  allowNullmove
1159         &&  depth > OnePly
1160         && !isCheck
1161         && !value_is_mate(beta)
1162         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1163         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0))
1164     {
1165         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1166
1167         // Null move dynamic reduction based on depth
1168         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1169
1170         // Null move dynamic reduction based on value
1171         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1172             R++;
1173
1174         pos.do_null_move(st);
1175
1176         nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, false, threadID);
1177
1178         pos.undo_null_move();
1179
1180         if (nullValue >= beta)
1181         {
1182             // Do not return unproven mate scores
1183             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1184                 nullValue = beta;
1185
1186             if (depth < 6 * OnePly)
1187                 return nullValue;
1188
1189             // Do zugzwang verification search
1190             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-5*OnePly, false, threadID);
1191             if (v >= beta)
1192                 return nullValue;
1193         } else {
1194             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1195             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1196             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1197             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1198             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1199             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1200             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1201                 mateThreat = true;
1202
1203             ss->threatMove = (ss+1)->currentMove;
1204             if (   depth < ThreatDepth
1205                 && (ss-1)->reduction
1206                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, ss->threatMove))
1207                 return beta - 1;
1208         }
1209     }
1210
1211     // Step 9. Internal iterative deepening
1212     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1213         && (ttMove == MOVE_NONE || (PvNode && tte->depth() <= depth - 4 * OnePly))
1214         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1215     {
1216         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1217         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, false, threadID);
1218         ttMove = ss->pv[ply];
1219         tte = TT.retrieve(posKey);
1220     }
1221
1222     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1223     if (PvNode)
1224         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1225
1226     // Initialize a MovePicker object for the current position
1227     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1228     CheckInfo ci(pos);
1229
1230     // Step 10. Loop through moves
1231     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1232     while (   bestValue < beta
1233            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1234            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1235     {
1236       assert(move_is_ok(move));
1237
1238       if (move == excludedMove)
1239           continue;
1240
1241       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1242       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1243       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1244
1245       // Step 11. Decide the new search depth
1246       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1247
1248       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1249       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1250       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1251       if (   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1252           && tte
1253           && move == tte->move()
1254           && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1255           && ext < OnePly
1256           && is_lower_bound(tte->type())
1257           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1258       {
1259           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1260
1261           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1262           {
1263               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1264               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, false, threadID, move);
1265
1266               if (v < ttValue - SingularExtensionMargin)
1267                   ext = OnePly;
1268           }
1269       }
1270
1271       newDepth = depth - OnePly + ext;
1272
1273       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1274       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1275
1276       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1277       if (   !PvNode
1278           && !isCheck
1279           && !dangerous
1280           && !captureOrPromotion
1281           && !move_is_castle(move)
1282           &&  move != ttMove)
1283       {
1284           // Move count based pruning
1285           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1286               && ok_to_prune(pos, move, ss->threatMove)
1287               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1288               continue;
1289
1290           // Value based pruning
1291           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly for predicted depth,
1292           // but fixing this made program slightly weaker.
1293           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1294           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1295                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1296
1297           if (futilityValueScaled < beta)
1298           {
1299               if (futilityValueScaled > bestValue)
1300                   bestValue = futilityValueScaled;
1301               continue;
1302           }
1303       }
1304
1305       // Step 13. Make the move
1306       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1307
1308       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1309       // The first move in list is the expected PV
1310       if (PvNode && moveCount == 1)
1311           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false, threadID);
1312       else
1313       {
1314           // Step 14. Reduced depth search
1315           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1316           bool doFullDepthSearch = true;
1317
1318           if (    depth >= 3 * OnePly
1319               && !dangerous
1320               && !captureOrPromotion
1321               && !move_is_castle(move)
1322               && !move_is_killer(move, ss))
1323           {
1324               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1325               if (ss->reduction)
1326               {
1327                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, true, threadID);
1328                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1329               }
1330
1331               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1332               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1333               // if the move fails high again then go with full depth search.
1334               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1335               {
1336                   ss->reduction = OnePly;
1337                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, true, threadID);
1338                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1339               }
1340           }
1341
1342           // Step 15. Full depth search
1343           if (doFullDepthSearch)
1344           {
1345               ss->reduction = Depth(0);
1346               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, true, threadID);
1347
1348               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1349               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1350               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1351               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1352                   value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false, threadID);
1353           }
1354       }
1355
1356       // Step 16. Undo move
1357       pos.undo_move(move);
1358
1359       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1360
1361       // Step 17. Check for new best move
1362       if (value > bestValue)
1363       {
1364           bestValue = value;
1365           if (value > alpha)
1366           {
1367               if (PvNode && value < beta) // This guarantees that always: alpha < beta
1368                   alpha = value;
1369
1370               update_pv(ss, ply);
1371
1372               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1373                   ss->mateKiller = move;
1374           }
1375       }
1376
1377       // Step 18. Check for split
1378       if (   TM.active_threads() > 1
1379           && bestValue < beta
1380           && depth >= MinimumSplitDepth
1381           && Iteration <= 99
1382           && TM.available_thread_exists(threadID)
1383           && !AbortSearch
1384           && !TM.thread_should_stop(threadID))
1385           TM.split<FakeSplit>(pos, ss, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1386                               mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, PvNode);
1387     }
1388
1389     // Step 19. Check for mate and stalemate
1390     // All legal moves have been searched and if there are
1391     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1392     // If one move was excluded return fail low score.
1393     if (!moveCount)
1394         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1395
1396     // Step 20. Update tables
1397     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1398     // history counters, and killer moves.
1399     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1400         return bestValue;
1401
1402     if (bestValue <= oldAlpha)
1403         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1404
1405     else if (bestValue >= beta)
1406     {
1407         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1408         move = ss->pv[ply];
1409         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1410         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1411         {
1412             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1413             update_killers(move, ss);
1414         }
1415     }
1416     else
1417         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss->pv[ply], ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1418
1419     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1420
1421     return bestValue;
1422   }
1423
1424
1425   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1426   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1427   // less than OnePly).
1428
1429   template <NodeType PvNode>
1430   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int threadID) {
1431
1432     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1433     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1434     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1435     assert(depth <= 0);
1436     assert(pos.ply() > 0 && pos.ply() < PLY_MAX);
1437     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1438
1439     EvalInfo ei;
1440     StateInfo st;
1441     Move ttMove, move;
1442     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1443     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1444     const TTEntry* tte = NULL;
1445     int moveCount = 0;
1446     int ply = pos.ply();
1447     Value oldAlpha = alpha;
1448
1449     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1450     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1451     init_node(ss, ply, threadID);
1452
1453     // After init_node() that calls poll()
1454     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1455         return Value(0);
1456
1457     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1458         return VALUE_DRAW;
1459
1460     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1461     // pruning, but only for move ordering.
1462     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1463     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1464
1465     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1466     {
1467         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1468         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1469     }
1470
1471     isCheck = pos.is_check();
1472
1473     // Evaluate the position statically
1474     if (isCheck)
1475         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1476     else if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1477     {
1478         staticValue = tte->static_value();
1479         ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1480     }
1481     else
1482         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1483
1484     if (!isCheck)
1485     {
1486         ss->eval = staticValue;
1487         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1488     }
1489
1490     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1491     // at least beta.
1492     bestValue = staticValue;
1493
1494     if (bestValue >= beta)
1495     {
1496         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1497         if (!isCheck && !tte)
1498             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1499
1500         return bestValue;
1501     }
1502
1503     if (bestValue > alpha)
1504         alpha = bestValue;
1505
1506     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1507     bool deepChecks = (depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1508
1509     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1510     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1511     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1512     // and we are near beta) will be generated.
1513     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1514     CheckInfo ci(pos);
1515     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1516     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1517
1518     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1519     while (   alpha < beta
1520            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1521     {
1522       assert(move_is_ok(move));
1523
1524       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1525
1526       // Update current move
1527       moveCount++;
1528       ss->currentMove = move;
1529
1530       // Futility pruning
1531       if (   !PvNode
1532           &&  enoughMaterial
1533           && !isCheck
1534           && !moveIsCheck
1535           &&  move != ttMove
1536           && !move_is_promotion(move)
1537           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1538       {
1539           futilityValue =  futilityBase
1540                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1541                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1542
1543           if (futilityValue < alpha)
1544           {
1545               if (futilityValue > bestValue)
1546                   bestValue = futilityValue;
1547               continue;
1548           }
1549       }
1550
1551       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1552       evasionPrunable =   isCheck
1553                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1554                        && !pos.move_is_capture(move)
1555                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1556                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1557
1558       // Don't search moves with negative SEE values
1559       if (   !PvNode
1560           && (!isCheck || evasionPrunable)
1561           &&  move != ttMove
1562           && !move_is_promotion(move)
1563           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1564           continue;
1565
1566       // Make and search the move
1567       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1568       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-OnePly, threadID);
1569       pos.undo_move(move);
1570
1571       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1572
1573       // New best move?
1574       if (value > bestValue)
1575       {
1576           bestValue = value;
1577           if (value > alpha)
1578           {
1579               alpha = value;
1580               update_pv(ss, ply);
1581           }
1582        }
1583     }
1584
1585     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1586     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1587     if (!moveCount && isCheck) // Mate!
1588         return value_mated_in(ply);
1589
1590     // Update transposition table
1591     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1592     if (bestValue <= oldAlpha)
1593     {
1594         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1595         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1596         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, d, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1597     }
1598     else if (bestValue >= beta)
1599     {
1600         move = ss->pv[ply];
1601         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1602
1603         // Update killers only for good checking moves
1604         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1605             update_killers(move, ss);
1606     }
1607     else
1608         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss->pv[ply], ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1609
1610     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1611
1612     return bestValue;
1613   }
1614
1615
1616   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1617   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1618   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1619   // table, done a null move search, and searched the first move before
1620   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1621   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1622   // care of after we return from the split point.
1623
1624   template <NodeType PvNode>
1625   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1626
1627     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1628     assert(TM.active_threads() > 1);
1629
1630     StateInfo st;
1631     Move move;
1632     Depth ext, newDepth;
1633     Value value;
1634     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1635     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1636     int moveCount;
1637     value = -VALUE_INFINITE;
1638
1639     Position pos(*sp->pos);
1640     CheckInfo ci(pos);
1641     int ply = pos.ply();
1642     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1643     isCheck = pos.is_check();
1644
1645     // Step 10. Loop through moves
1646     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1647     lock_grab(&(sp->lock));
1648
1649     while (    sp->bestValue < sp->beta
1650            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1651            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1652     {
1653       moveCount = ++sp->moveCount;
1654       lock_release(&(sp->lock));
1655
1656       assert(move_is_ok(move));
1657
1658       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1659       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1660
1661       // Step 11. Decide the new search depth
1662       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1663       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1664
1665       // Update current move
1666       ss->currentMove = move;
1667
1668       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1669       if (   !PvNode
1670           && !isCheck
1671           && !dangerous
1672           && !captureOrPromotion
1673           && !move_is_castle(move))
1674       {
1675           // Move count based pruning
1676           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1677               && ok_to_prune(pos, move, ss->threatMove)
1678               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1679           {
1680               lock_grab(&(sp->lock));
1681               continue;
1682           }
1683
1684           // Value based pruning
1685           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1686           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1687                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1688
1689           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1690           {
1691               lock_grab(&(sp->lock));
1692
1693               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1694                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1695               continue;
1696           }
1697       }
1698
1699       // Step 13. Make the move
1700       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1701
1702       // Step 14. Reduced search
1703       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1704       bool doFullDepthSearch = true;
1705
1706       if (   !dangerous
1707           && !captureOrPromotion
1708           && !move_is_castle(move)
1709           && !move_is_killer(move, ss))
1710       {
1711           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1712           if (ss->reduction)
1713           {
1714               Value localAlpha = sp->alpha;
1715               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, true, threadID);
1716               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1717           }
1718
1719           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1720           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1721           // if the move fails high again then go with full depth search.
1722           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1723           {
1724               ss->reduction = OnePly;
1725               Value localAlpha = sp->alpha;
1726               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, true, threadID);
1727               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1728           }
1729       }
1730
1731       // Step 15. Full depth search
1732       if (doFullDepthSearch)
1733       {
1734           ss->reduction = Depth(0);
1735           Value localAlpha = sp->alpha;
1736           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, true, threadID);
1737
1738           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1739               value = -search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, false, threadID);
1740       }
1741
1742       // Step 16. Undo move
1743       pos.undo_move(move);
1744
1745       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1746
1747       // Step 17. Check for new best move
1748       lock_grab(&(sp->lock));
1749
1750       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1751       {
1752           sp->bestValue = value;
1753
1754           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1755           {
1756               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1757                   sp->stopRequest = true;
1758
1759               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1760                   sp->alpha = value;
1761
1762               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, ply);
1763           }
1764       }
1765     }
1766
1767     /* Here we have the lock still grabbed */
1768
1769     sp->slaves[threadID] = 0;
1770
1771     lock_release(&(sp->lock));
1772   }
1773
1774   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
1775   // (search() qsearch(), and so on) and initializes the
1776   // search stack object corresponding to the current node. Once every
1777   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
1778   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
1779
1780   void init_node(SearchStack* ss, int ply, int threadID) {
1781
1782     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1783     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1784
1785     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1786
1787     if (threadID == 0)
1788     {
1789         NodesSincePoll++;
1790         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
1791         {
1792             poll();
1793             NodesSincePoll = 0;
1794         }
1795     }
1796     ss->init(ply);
1797     (ss + 2)->initKillers();
1798   }
1799
1800   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
1801   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
1802   // current node.
1803
1804   void update_pv(SearchStack* ss, int ply) {
1805
1806     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1807
1808     int p;
1809
1810     ss->pv[ply] = ss->currentMove;
1811
1812     for (p = ply + 1; (ss+1)->pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1813         ss->pv[p] = (ss+1)->pv[p];
1814
1815     ss->pv[p] = MOVE_NONE;
1816   }
1817
1818
1819   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
1820   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
1821   // the PV at the parent node.
1822
1823   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack* ss, int ply) {
1824
1825     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1826
1827     int p;
1828
1829     ss->pv[ply] = pss->pv[ply] = ss->currentMove;
1830
1831     for (p = ply + 1; (ss+1)->pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1832         ss->pv[p] = pss->pv[p] = (ss+1)->pv[p];
1833
1834     ss->pv[p] = pss->pv[p] = MOVE_NONE;
1835   }
1836
1837
1838   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1839   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1840   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1841   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1842   // second move is assumed to be a move from the current position.
1843
1844   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1845
1846     Square f1, t1, f2, t2;
1847     Piece p;
1848
1849     assert(move_is_ok(m1));
1850     assert(move_is_ok(m2));
1851
1852     if (m2 == MOVE_NONE)
1853         return false;
1854
1855     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1856     f2 = move_from(m2);
1857     t1 = move_to(m1);
1858     if (f2 == t1)
1859         return true;
1860
1861     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1862     t2 = move_to(m2);
1863     f1 = move_from(m1);
1864     if (t2 == f1)
1865         return true;
1866
1867     // Case 3: Moving through the vacated square
1868     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1869         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1870       return true;
1871
1872     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1873     p = pos.piece_on(t1);
1874     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1875         return true;
1876
1877     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1878     if (    piece_is_slider(p)
1879         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1880         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1881     {
1882         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1883         // move is the opposite of the checking piece.
1884         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1885         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1886
1887         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1888             return true;
1889     }
1890     return false;
1891   }
1892
1893
1894   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
1895   // eventually compensated for the ply.
1896
1897   bool value_is_mate(Value value) {
1898
1899     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1900
1901     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1902           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1903   }
1904
1905
1906   // move_is_killer() checks if the given move is among the
1907   // killer moves of that ply.
1908
1909   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1910
1911       const Move* k = ss->killers;
1912       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
1913           if (*k == m)
1914               return true;
1915
1916       return false;
1917   }
1918
1919
1920   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1921   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1922   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1923   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1924   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1925   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1926   template <NodeType PvNode>
1927   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1928                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1929
1930     assert(m != MOVE_NONE);
1931
1932     Depth result = Depth(0);
1933     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1934
1935     if (*dangerous)
1936     {
1937         if (moveIsCheck)
1938             result += CheckExtension[PvNode];
1939
1940         if (singleEvasion)
1941             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1942
1943         if (mateThreat)
1944             result += MateThreatExtension[PvNode];
1945     }
1946
1947     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1948     {
1949         Color c = pos.side_to_move();
1950         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1951         {
1952             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1953             *dangerous = true;
1954         }
1955         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1956         {
1957             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1958             *dangerous = true;
1959         }
1960     }
1961
1962     if (   captureOrPromotion
1963         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1964         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1965             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1966         && !move_is_promotion(m)
1967         && !move_is_ep(m))
1968     {
1969         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1970         *dangerous = true;
1971     }
1972
1973     if (   PvNode
1974         && captureOrPromotion
1975         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1976         && pos.see_sign(m) >= 0)
1977     {
1978         result += OnePly/2;
1979         *dangerous = true;
1980     }
1981
1982     return Min(result, OnePly);
1983   }
1984
1985
1986   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
1987   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
1988   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
1989   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
1990   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
1991   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
1992   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
1993
1994   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
1995
1996     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
1997   }
1998
1999
2000   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
2001   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2002   // candidates for pruning.
2003
2004   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2005
2006     assert(move_is_ok(m));
2007     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2008     assert(!pos.move_is_check(m));
2009     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2010     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2011
2012     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2013
2014     // Prune if there isn't any threat move
2015     if (threat == MOVE_NONE)
2016         return true;
2017
2018     mfrom = move_from(m);
2019     mto = move_to(m);
2020     tfrom = move_from(threat);
2021     tto = move_to(threat);
2022
2023     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2024     if (mfrom == tto)
2025         return false;
2026
2027     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2028     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2029     if (   pos.move_is_capture(threat)
2030         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2031             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2032         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2033         return false;
2034
2035     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2036     // prune safe moves which block its ray.
2037     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2038         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2039         && pos.see_sign(m) >= 0)
2040         return false;
2041
2042     return true;
2043   }
2044
2045
2046   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2047   // can be used at a given point in search.
2048
2049   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2050
2051     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2052
2053     return   (   tte->depth() >= depth
2054               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2055               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2056
2057           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2058               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2059   }
2060
2061
2062   // refine_eval() returns the transposition table score if
2063   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2064
2065   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2066
2067       if (!tte)
2068           return defaultEval;
2069
2070       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2071
2072       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2073           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2074           return v;
2075
2076       return defaultEval;
2077   }
2078
2079
2080   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2081   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2082
2083   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2084                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2085
2086     Move m;
2087
2088     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2089
2090     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2091     {
2092         m = movesSearched[i];
2093
2094         assert(m != move);
2095
2096         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2097             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2098     }
2099   }
2100
2101
2102   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2103   // among the killer moves of that ply.
2104
2105   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2106
2107     if (m == ss->killers[0])
2108         return;
2109
2110     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2111         ss->killers[i] = ss->killers[i - 1];
2112
2113     ss->killers[0] = m;
2114   }
2115
2116
2117   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2118   // the static position evaluation before and after the move.
2119
2120   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2121
2122     if (   m != MOVE_NULL
2123         && before != VALUE_NONE
2124         && after != VALUE_NONE
2125         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2126         && !move_is_castle(m)
2127         && !move_is_promotion(m))
2128         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2129   }
2130
2131
2132   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2133   // since the beginning of the current search.
2134
2135   int current_search_time() {
2136
2137     return get_system_time() - SearchStartTime;
2138   }
2139
2140
2141   // nps() computes the current nodes/second count.
2142
2143   int nps() {
2144
2145     int t = current_search_time();
2146     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2147   }
2148
2149
2150   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2151   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2152   // search.
2153
2154   void poll() {
2155
2156     static int lastInfoTime;
2157     int t = current_search_time();
2158
2159     //  Poll for input
2160     if (Bioskey())
2161     {
2162         // We are line oriented, don't read single chars
2163         std::string command;
2164
2165         if (!std::getline(std::cin, command))
2166             command = "quit";
2167
2168         if (command == "quit")
2169         {
2170             AbortSearch = true;
2171             PonderSearch = false;
2172             Quit = true;
2173             return;
2174         }
2175         else if (command == "stop")
2176         {
2177             AbortSearch = true;
2178             PonderSearch = false;
2179         }
2180         else if (command == "ponderhit")
2181             ponderhit();
2182     }
2183
2184     // Print search information
2185     if (t < 1000)
2186         lastInfoTime = 0;
2187
2188     else if (lastInfoTime > t)
2189         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2190         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2191         lastInfoTime = 0;
2192
2193     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2194     {
2195         lastInfoTime = t;
2196
2197         if (dbg_show_mean)
2198             dbg_print_mean();
2199
2200         if (dbg_show_hit_rate)
2201             dbg_print_hit_rate();
2202
2203         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2204              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2205     }
2206
2207     // Should we stop the search?
2208     if (PonderSearch)
2209         return;
2210
2211     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2212                            && !AspirationFailLow
2213                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2214
2215     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2216                      || stillAtFirstMove;
2217
2218     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2219         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2220         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2221         AbortSearch = true;
2222   }
2223
2224
2225   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2226   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2227   // it correctly predicted the opponent's move.
2228
2229   void ponderhit() {
2230
2231     int t = current_search_time();
2232     PonderSearch = false;
2233
2234     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2235                            && !AspirationFailLow
2236                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2237
2238     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2239                      || stillAtFirstMove;
2240
2241     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2242         AbortSearch = true;
2243   }
2244
2245
2246   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2247
2248   void init_ss_array(SearchStack* ss) {
2249
2250     for (int i = 0; i < 3; i++, ss++)
2251     {
2252         ss->init(i);
2253         ss->initKillers();
2254     }
2255   }
2256
2257
2258   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2259   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2260   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2261   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2262   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2263   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2264
2265   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2266
2267     std::string command;
2268
2269     while (true)
2270     {
2271         if (!std::getline(std::cin, command))
2272             command = "quit";
2273
2274         if (command == "quit")
2275         {
2276             Quit = true;
2277             break;
2278         }
2279         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2280             break;
2281     }
2282   }
2283
2284
2285   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2286   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2287
2288   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Value value) {
2289
2290     cout << "info depth " << Iteration
2291          << " score " << value_to_string(value)
2292          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
2293             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
2294          << " time "  << current_search_time()
2295          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2296          << " nps "   << nps()
2297          << " pv ";
2298
2299     for (int j = 0; ss->pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
2300         cout << ss->pv[j] << " ";
2301
2302     cout << endl;
2303
2304     if (UseLogFile)
2305     {
2306         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
2307             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
2308
2309         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2310                              TM.nodes_searched(), value, type, ss->pv) << endl;
2311     }
2312   }
2313
2314
2315   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2316   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2317   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2318   // threads and one for Windows threads.
2319
2320 #if !defined(_MSC_VER)
2321
2322   void* init_thread(void *threadID) {
2323
2324     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2325     return NULL;
2326   }
2327
2328 #else
2329
2330   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2331
2332     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2333     return 0;
2334   }
2335
2336 #endif
2337
2338
2339   /// The ThreadsManager class
2340
2341   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2342   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2343   // counters used to sort the moves at root.
2344
2345   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2346
2347     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2348         threads[i].nodes = 0ULL;
2349   }
2350
2351   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2352
2353     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2354         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2355   }
2356
2357   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2358
2359     int64_t result = 0ULL;
2360     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2361         result += threads[i].nodes;
2362
2363     return result;
2364   }
2365
2366   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2367
2368     our = their = 0UL;
2369     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2370     {
2371         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2372         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2373     }
2374   }
2375
2376
2377   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2378   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2379   // object for which the current thread is the master.
2380
2381   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2382
2383     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2384
2385     while (true)
2386     {
2387         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2388         // master should exit as last one.
2389         if (AllThreadsShouldExit)
2390         {
2391             assert(!sp);
2392             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2393             return;
2394         }
2395
2396         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2397         // instead of wasting CPU time polling for work.
2398         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2399         {
2400             assert(!sp);
2401             assert(threadID != 0);
2402             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2403
2404 #if !defined(_MSC_VER)
2405             lock_grab(&WaitLock);
2406             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2407                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2408             lock_release(&WaitLock);
2409 #else
2410             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2411 #endif
2412         }
2413
2414         // If thread has just woken up, mark it as available
2415         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2416             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2417
2418         // If this thread has been assigned work, launch a search
2419         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2420         {
2421             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2422
2423             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2424
2425             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2426                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2427             else
2428                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2429
2430             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2431
2432             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2433         }
2434
2435         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2436         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2437         int i = 0;
2438         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2439
2440         if (i == ActiveThreads)
2441         {
2442             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2443             // be sure sp->lock has been released before to return.
2444             lock_grab(&(sp->lock));
2445             lock_release(&(sp->lock));
2446
2447             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2448
2449             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2450             return;
2451         }
2452     }
2453   }
2454
2455
2456   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2457   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2458   // objects.
2459
2460   void ThreadsManager::init_threads() {
2461
2462     volatile int i;
2463     bool ok;
2464
2465 #if !defined(_MSC_VER)
2466     pthread_t pthread[1];
2467 #endif
2468
2469     // Initialize global locks
2470     lock_init(&MPLock, NULL);
2471     lock_init(&WaitLock, NULL);
2472
2473 #if !defined(_MSC_VER)
2474     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2475 #else
2476     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2477         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2478 #endif
2479
2480     // Initialize SplitPointStack locks
2481     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2482         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2483             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2484
2485     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2486     AllThreadsShouldExit = false;
2487
2488     // Threads will be put to sleep as soon as created
2489     AllThreadsShouldSleep = true;
2490
2491     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2492     ActiveThreads = 1;
2493     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2494     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2495         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2496
2497     // Launch the helper threads
2498     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2499     {
2500
2501 #if !defined(_MSC_VER)
2502         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2503 #else
2504         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2505 #endif
2506
2507         if (!ok)
2508         {
2509             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2510             Application::exit_with_failure();
2511         }
2512
2513         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2514         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2515     }
2516   }
2517
2518
2519   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2520   // helper threads exit cleanly.
2521
2522   void ThreadsManager::exit_threads() {
2523
2524     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2525     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2526     wake_sleeping_threads();
2527
2528     // This makes the threads to exit idle_loop()
2529     AllThreadsShouldExit = true;
2530
2531     // Wait for thread termination
2532     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2533         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED);
2534
2535     // Now we can safely destroy the locks
2536     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2537         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2538             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2539
2540     lock_destroy(&WaitLock);
2541     lock_destroy(&MPLock);
2542   }
2543
2544
2545   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2546   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2547   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2548
2549   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2550
2551     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2552
2553     SplitPoint* sp;
2554
2555     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2556     return sp != NULL;
2557   }
2558
2559
2560   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2561   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2562   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2563   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2564   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2565   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2566   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2567
2568   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2569
2570     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2571     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2572     assert(ActiveThreads > 1);
2573
2574     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2575         return false;
2576
2577     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2578     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2579
2580     if (localActiveSplitPoints == 0)
2581         // No active split points means that the thread is available as
2582         // a slave for any other thread.
2583         return true;
2584
2585     if (ActiveThreads == 2)
2586         return true;
2587
2588     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2589     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2590     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2591     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2592         return true;
2593
2594     return false;
2595   }
2596
2597
2598   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2599   // a slave for the thread with threadID "master".
2600
2601   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2602
2603     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2604     assert(ActiveThreads > 1);
2605
2606     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2607         if (thread_is_available(i, master))
2608             return true;
2609
2610     return false;
2611   }
2612
2613
2614   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2615   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2616   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2617   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2618   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2619   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2620   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2621   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2622   // split() returns.
2623
2624   template <bool Fake>
2625   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, Value* alpha, const Value beta,
2626                              Value* bestValue, Depth depth, bool mateThreat, int* moveCount,
2627                              MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2628     assert(p.is_ok());
2629     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2630     assert(*bestValue <= *alpha);
2631     assert(*alpha < beta);
2632     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2633     assert(depth > Depth(0));
2634     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2635     assert(ActiveThreads > 1);
2636
2637     lock_grab(&MPLock);
2638
2639     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2640     // active split points, don't split.
2641     if (   !available_thread_exists(master)
2642         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2643     {
2644         lock_release(&MPLock);
2645         return;
2646     }
2647
2648     // Pick the next available split point object from the split point stack
2649     SplitPoint* splitPoint = &SplitPointStack[master][threads[master].activeSplitPoints];
2650
2651     // Initialize the split point object
2652     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2653     splitPoint->stopRequest = false;
2654     splitPoint->depth = depth;
2655     splitPoint->mateThreat = mateThreat;
2656     splitPoint->alpha = *alpha;
2657     splitPoint->beta = beta;
2658     splitPoint->pvNode = pvNode;
2659     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2660     splitPoint->mp = mp;
2661     splitPoint->moveCount = *moveCount;
2662     splitPoint->pos = &p;
2663     splitPoint->parentSstack = ss;
2664     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2665         splitPoint->slaves[i] = 0;
2666
2667     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2668     threads[master].activeSplitPoints++;
2669
2670     // If we are here it means we are not available
2671     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2672
2673     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2674
2675     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2676     for (int i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2677         if (thread_is_available(i, master))
2678         {
2679             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2680             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2681             splitPoint->slaves[i] = 1;
2682             workersCnt++;
2683         }
2684
2685     assert(Fake || workersCnt > 1);
2686
2687     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2688     lock_release(&MPLock);
2689
2690     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2691     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2692     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2693         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2694         {
2695             memcpy(splitPoint->sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2696
2697             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2698
2699             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2700         }
2701
2702     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2703     // which it will instantly launch a search, because its state is
2704     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2705     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2706     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2707     idle_loop(master, splitPoint);
2708
2709     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2710     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2711     lock_grab(&MPLock);
2712
2713     *alpha = splitPoint->alpha;
2714     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2715     threads[master].activeSplitPoints--;
2716     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2717
2718     lock_release(&MPLock);
2719   }
2720
2721
2722   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2723   // to start a new search from the root.
2724
2725   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2726
2727     assert(AllThreadsShouldSleep);
2728     assert(ActiveThreads > 0);
2729
2730     AllThreadsShouldSleep = false;
2731
2732     if (ActiveThreads == 1)
2733         return;
2734
2735 #if !defined(_MSC_VER)
2736     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2737     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2738     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2739 #else
2740     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2741         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2742 #endif
2743
2744   }
2745
2746
2747   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2748   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2749   // finished the job and should be idle.
2750
2751   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2752
2753     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2754
2755     // This makes the threads to go to sleep
2756     AllThreadsShouldSleep = true;
2757   }
2758
2759   /// The RootMoveList class
2760
2761   // RootMoveList c'tor
2762
2763   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2764
2765     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2766     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2767     StateInfo st;
2768     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2769
2770     // Generate all legal moves
2771     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2772
2773     // Add each move to the moves[] array
2774     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2775     {
2776         bool includeMove = includeAllMoves;
2777
2778         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2779             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2780
2781         if (!includeMove)
2782             continue;
2783
2784         // Find a quick score for the move
2785         init_ss_array(ss);
2786         pos.do_move(cur->move, st);
2787         moves[count].move = cur->move;
2788         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 0);
2789         moves[count].pv[0] = cur->move;
2790         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2791         pos.undo_move(cur->move);
2792         count++;
2793     }
2794     sort();
2795   }
2796
2797
2798   // RootMoveList simple methods definitions
2799
2800   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2801
2802     moves[moveNum].nodes = nodes;
2803     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2804   }
2805
2806   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2807
2808     moves[moveNum].ourBeta = our;
2809     moves[moveNum].theirBeta = their;
2810   }
2811
2812   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2813
2814     int j;
2815
2816     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2817         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2818
2819     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2820   }
2821
2822
2823   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2824   // iteration.
2825
2826   void RootMoveList::sort() {
2827
2828     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2829   }
2830
2831
2832   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2833   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2834   // correctly in MultiPV mode.
2835
2836   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2837
2838     int i,j;
2839
2840     for (i = 1; i <= n; i++)
2841     {
2842         RootMove rm = moves[i];
2843         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2844             moves[j] = moves[j - 1];
2845
2846         moves[j] = rm;
2847     }
2848   }
2849
2850 } // namspace