fa544a1754ae4cb0f6b39ac5157d8afc59091985
[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, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
93                Depth depth, bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode);
94
95   private:
96     friend void poll();
97
98     int ActiveThreads;
99     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
100     Thread threads[MAX_THREADS];
101
102     Lock MPLock, WaitLock;
103
104 #if !defined(_MSC_VER)
105     pthread_cond_t WaitCond;
106 #else
107     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
108 #endif
109
110   };
111
112
113   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
114   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
115   // in the case of moves which fail low).
116
117   struct RootMove {
118
119     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
120
121     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
122     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
123     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
124     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
125     bool operator<(const RootMove& m) const {
126
127         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
128     }
129
130     Move move;
131     Value score;
132     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
133     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
134   };
135
136
137   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
138   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
139
140   class RootMoveList {
141
142   public:
143     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
144
145     int move_count() const { return count; }
146     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
147     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
148     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
149     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
150     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
151
152     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
153     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
154     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
155     void sort();
156     void sort_multipv(int n);
157
158   private:
159     static const int MaxRootMoves = 500;
160     RootMove moves[MaxRootMoves];
161     int count;
162   };
163
164
165   /// Adjustments
166
167   // Step 6. Razoring
168
169   // Maximum depth for razoring
170   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
171
172   // Dynamic razoring margin based on depth
173   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
174
175   // Step 8. Null move search with verification search
176
177   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
178   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
179   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
180
181   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
182   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
183
184   // Step 9. Internal iterative deepening
185
186   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
187   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 5 * OnePly /* PV */};
188
189   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
190   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
191   const Value IIDMargin = Value(0x100);
192
193   // Step 11. Decide the new search depth
194
195   // Extensions. Configurable UCI options
196   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
197   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
198   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
199
200   // Minimum depth for use of singular extension
201   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 6 * OnePly /* PV */};
202
203   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
204   // remaining ones we will extend it.
205   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
206
207   // Step 12. Futility pruning
208
209   // Futility margin for quiescence search
210   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
211
212   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
213   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
214   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
215
216   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 1)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
217   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
218
219   // Step 14. Reduced search
220
221   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
222   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
223
224   template <NodeType PV>
225   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
226
227   // Common adjustments
228
229   // Search depth at iteration 1
230   const Depth InitialDepth = OnePly;
231
232   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
233   // better than the second best move.
234   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
235
236
237   /// Global variables
238
239   // Iteration counter
240   int Iteration;
241
242   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
243   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
244   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
245
246   // Search window management
247   int AspirationDelta;
248
249   // MultiPV mode
250   int MultiPV;
251
252   // Time managment variables
253   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
254   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
255   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
256   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
257
258   // Log file
259   bool UseLogFile;
260   std::ofstream LogFile;
261
262   // Multi-threads related variables
263   Depth MinimumSplitDepth;
264   int MaxThreadsPerSplitPoint;
265   ThreadsManager TM;
266
267   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
268   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
269   int NodesSincePoll;
270   int NodesBetweenPolls = 30000;
271
272   // History table
273   History H;
274
275   /// Local functions
276
277   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
278   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
279
280   template <NodeType PvNode>
281   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
282
283   template <NodeType PvNode>
284   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
285
286   template <NodeType PvNode>
287   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
288
289   template <NodeType PvNode>
290   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
291
292   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
293   bool value_is_mate(Value value);
294   Value value_to_tt(Value v, int ply);
295   Value value_from_tt(Value v, int ply);
296   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss);
297   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
298   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
299   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
300   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
301   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
302   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
303
304   int current_search_time();
305   std::string value_to_uci(Value v);
306   int nps();
307   void poll();
308   void ponderhit();
309   void wait_for_stop_or_ponderhit();
310   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
311   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value);
312
313 #if !defined(_MSC_VER)
314   void *init_thread(void *threadID);
315 #else
316   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
317 #endif
318
319 }
320
321
322 ////
323 //// Functions
324 ////
325
326 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
327 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
328
329 void init_threads() { TM.init_threads(); }
330 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
331 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
332
333
334 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
335
336 void init_search() {
337
338   int d;  // depth (OnePly == 2)
339   int hd; // half depth (OnePly == 1)
340   int mc; // moveCount
341
342   // Init reductions array
343   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
344   {
345       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
346       double nonPVRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 1.5;
347       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
348       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
349   }
350
351   // Init futility margins array
352   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
353       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = 112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45;
354
355   // Init futility move count array
356   for (d = 0; d < 32; d++)
357       FutilityMoveCountArray[d] = 3 + (1 << (3 * d / 8));
358 }
359
360
361 // SearchStack::init() initializes a search stack entry.
362 // Called at the beginning of search() when starting to examine a new node.
363 void SearchStack::init() {
364
365   currentMove = threatMove = bestMove = MOVE_NONE;
366   reduction = Depth(0);
367   eval = VALUE_NONE;
368 }
369
370 // SearchStack::initKillers() initializes killers for a search stack entry
371 void SearchStack::initKillers() {
372
373   mateKiller = MOVE_NONE;
374   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
375       killers[i] = MOVE_NONE;
376 }
377
378
379 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
380 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
381
382 int perft(Position& pos, Depth depth)
383 {
384     StateInfo st;
385     Move move;
386     int sum = 0;
387     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
388
389     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
390     // the moves, just to count them.
391     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
392     {
393         while (mp.get_next_move()) sum++;
394         return sum;
395     }
396
397     // Loop through all legal moves
398     CheckInfo ci(pos);
399     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
400     {
401         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
402         sum += perft(pos, depth - OnePly);
403         pos.undo_move(move);
404     }
405     return sum;
406 }
407
408
409 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
410 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
411 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
412 /// when a quit command is received during the search.
413
414 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
415            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
416            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
417
418   // Initialize global search variables
419   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
420   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
421   NodesSincePoll = 0;
422   TM.resetNodeCounters();
423   SearchStartTime = get_system_time();
424   ExactMaxTime = maxTime;
425   MaxDepth = maxDepth;
426   MaxNodes = maxNodes;
427   InfiniteSearch = infinite;
428   PonderSearch = ponder;
429   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
430
431   // Look for a book move, only during games, not tests
432   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
433   {
434       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
435           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
436
437       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
438       if (bookMove != MOVE_NONE)
439       {
440           if (PonderSearch)
441               wait_for_stop_or_ponderhit();
442
443           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
444           return true;
445       }
446   }
447
448   // Read UCI option values
449   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
450   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
451       TT.clear();
452
453   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
454   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
455   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
456   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
457   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
458   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
459   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
460   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
461   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
462   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
463   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
464   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
465
466   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
467   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
468   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
469   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
470   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
471
472   if (UseLogFile)
473       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
474
475   read_weights(pos.side_to_move());
476
477   // Set the number of active threads
478   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
479   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
480   {
481       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
482       init_eval(TM.active_threads());
483   }
484
485   // Wake up sleeping threads
486   TM.wake_sleeping_threads();
487
488   // Set thinking time
489   int myTime = time[side_to_move];
490   int myIncrement = increment[side_to_move];
491   if (UseTimeManagement)
492   {
493       if (!movesToGo) // Sudden death time control
494       {
495           if (myIncrement)
496           {
497               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
498               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
499           }
500           else // Blitz game without increment
501           {
502               MaxSearchTime = myTime / 30;
503               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
504           }
505       }
506       else // (x moves) / (y minutes)
507       {
508           if (movesToGo == 1)
509           {
510               MaxSearchTime = myTime / 2;
511               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
512           }
513           else
514           {
515               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
516               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
517           }
518       }
519
520       if (get_option_value_bool("Ponder"))
521       {
522           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
523           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
524       }
525   }
526
527   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
528   // heavy time pressure.
529   if (MaxNodes)
530       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
531   else if (myTime && myTime < 1000)
532       NodesBetweenPolls = 1000;
533   else if (myTime && myTime < 5000)
534       NodesBetweenPolls = 5000;
535   else
536       NodesBetweenPolls = 30000;
537
538   // Write search information to log file
539   if (UseLogFile)
540       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
541               << "infinite: "  << infinite
542               << " ponder: "   << ponder
543               << " time: "     << myTime
544               << " increment: " << myIncrement
545               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
546
547   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
548   id_loop(pos, searchMoves);
549
550   if (UseLogFile)
551       LogFile.close();
552
553   TM.put_threads_to_sleep();
554
555   return !Quit;
556 }
557
558
559 namespace {
560
561   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
562   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
563   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
564   // reached.
565
566   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
567
568     Position p(pos, pos.thread());
569     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
570     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
571     Move EasyMove = MOVE_NONE;
572     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
573
574     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
575     RootMoveList rml(p, searchMoves);
576
577     // Handle special case of searching on a mate/stale position
578     if (rml.move_count() == 0)
579     {
580         if (PonderSearch)
581             wait_for_stop_or_ponderhit();
582
583         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
584     }
585
586     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
587     // so to output information also for iteration 1.
588     cout << "info depth " << 1
589          << "\ninfo depth " << 1
590          << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(0))
591          << " time " << current_search_time()
592          << " nodes " << TM.nodes_searched()
593          << " nps " << nps()
594          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
595
596     // Initialize
597     TT.new_search();
598     H.clear();
599     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
600     pv[0] = pv[1] = MOVE_NONE;
601     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
602     Iteration = 1;
603
604     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
605     if (   rml.move_count() == 1
606         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
607         EasyMove = rml.get_move(0);
608
609     // Iterative deepening loop
610     while (Iteration < PLY_MAX)
611     {
612         // Initialize iteration
613         Iteration++;
614         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
615
616         cout << "info depth " << Iteration << endl;
617
618         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
619         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
620         {
621             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
622             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
623
624             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
625             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
626
627             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
628             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
629         }
630
631         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
632         value = root_search(p, ss, pv, rml, &alpha, &beta);
633
634         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
635         // been overwritten during the search.
636         TT.insert_pv(p, pv);
637
638         if (AbortSearch)
639             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
640
641         //Save info about search result
642         ValueByIteration[Iteration] = value;
643
644         // Drop the easy move if differs from the new best move
645         if (pv[0] != EasyMove)
646             EasyMove = MOVE_NONE;
647
648         if (UseTimeManagement)
649         {
650             // Time to stop?
651             bool stopSearch = false;
652
653             // Stop search early if there is only a single legal move,
654             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
655             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
656                 stopSearch = true;
657
658             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
659             if (  Iteration >= 6
660                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
661                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
662                 stopSearch = true;
663
664             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
665             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
666             if (   Iteration >= 8
667                 && EasyMove == pv[0]
668                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
669                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
670                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
671                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
672                 stopSearch = true;
673
674             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
675             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
676                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
677                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
678
679             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
680             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
681             // move at the next iteration anyway.
682             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
683                 stopSearch = true;
684
685             if (stopSearch)
686             {
687                 if (PonderSearch)
688                     StopOnPonderhit = true;
689                 else
690                     break;
691             }
692         }
693
694         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
695             break;
696     }
697
698     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
699     // best move before we are told to do so.
700     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
701         wait_for_stop_or_ponderhit();
702     else
703         // Print final search statistics
704         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
705              << " nps " << nps()
706              << " time " << current_search_time() << endl;
707
708     // Print the best move and the ponder move to the standard output
709     if (pv[0] == MOVE_NONE)
710     {
711         pv[0] = rml.get_move(0);
712         pv[1] = MOVE_NONE;
713     }
714
715     assert(pv[0] != MOVE_NONE);
716
717     cout << "bestmove " << pv[0];
718
719     if (pv[1] != MOVE_NONE)
720         cout << " ponder " << pv[1];
721
722     cout << endl;
723
724     if (UseLogFile)
725     {
726         if (dbg_show_mean)
727             dbg_print_mean(LogFile);
728
729         if (dbg_show_hit_rate)
730             dbg_print_hit_rate(LogFile);
731
732         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
733                 << "\nNodes/second: " << nps()
734                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, pv[0]);
735
736         StateInfo st;
737         p.do_move(pv[0], st);
738         LogFile << "\nPonder move: "
739                 << move_to_san(p, pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
740                 << endl;
741     }
742     return rml.get_move_score(0);
743   }
744
745
746   // root_search() is the function which searches the root node. It is
747   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
748   // scheme, prints some information to the standard output and handles
749   // the fail low/high loops.
750
751   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
752
753     EvalInfo ei;
754     StateInfo st;
755     CheckInfo ci(pos);
756     int64_t nodes;
757     Move move;
758     Depth depth, ext, newDepth;
759     Value value, alpha, beta;
760     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
761     int researchCountFH, researchCountFL;
762
763     researchCountFH = researchCountFL = 0;
764     alpha = *alphaPtr;
765     beta = *betaPtr;
766     isCheck = pos.is_check();
767
768     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, init_ss_array() has already initialized root node)
769     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
770     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
771     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
772
773     // Step 5. Evaluate the position statically
774     // At root we do this only to get reference value for child nodes
775     if (!isCheck)
776         ss->eval = evaluate(pos, ei);
777
778     // Step 6. Razoring (omitted at root)
779     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
780     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
781     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
782
783     // Step extra. Fail low loop
784     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
785     // with bigger window until we are not failing low anymore.
786     while (1)
787     {
788         // Sort the moves before to (re)search
789         rml.sort();
790
791         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
792         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
793         {
794             // This is used by time management
795             FirstRootMove = (i == 0);
796
797             // Save the current node count before the move is searched
798             nodes = TM.nodes_searched();
799
800             // Reset beta cut-off counters
801             TM.resetBetaCounters();
802
803             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
804             // the standard output.
805             move = ss->currentMove = rml.get_move(i);
806
807             if (current_search_time() >= 1000)
808                 cout << "info currmove " << move
809                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
810
811             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
812             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
813
814             // Step 11. Decide the new search depth
815             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
816             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
817             newDepth = depth + ext;
818
819             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
820
821             // Step extra. Fail high loop
822             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
823             // high anymore.
824             value = - VALUE_INFINITE;
825
826             while (1)
827             {
828                 // Step 13. Make the move
829                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
830
831                 // Step extra. pv search
832                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
833                 // and for fail high research (value > alpha)
834                 if (i < MultiPV || value > alpha)
835                 {
836                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
837                     if (MultiPV > 1)
838                         alpha = -VALUE_INFINITE;
839
840                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
841                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
842                 }
843                 else
844                 {
845                     // Step 14. Reduced search
846                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
847                     bool doFullDepthSearch = true;
848
849                     if (    depth >= 3 * OnePly
850                         && !dangerous
851                         && !captureOrPromotion
852                         && !move_is_castle(move))
853                     {
854                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
855                         if (ss->reduction)
856                         {
857                             assert(newDepth-ss->reduction >= OnePly);
858
859                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
860                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
861                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
862                         }
863
864                         // The move failed high, but if reduction is very big we could
865                         // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
866                         // if the move fails high again then go with full depth search.
867                         if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
868                         {
869                             assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
870
871                             ss->reduction = OnePly;
872                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
873                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
874                         }
875                         ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
876                     }
877
878                     // Step 15. Full depth search
879                     if (doFullDepthSearch)
880                     {
881                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
882                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
883
884                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
885                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
886                         if (value > alpha)
887                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
888                     }
889                 }
890
891                 // Step 16. Undo move
892                 pos.undo_move(move);
893
894                 // Can we exit fail high loop ?
895                 if (AbortSearch || value < beta)
896                     break;
897
898                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
899                 // the score before research in case we run out of time while researching.
900                 rml.set_move_score(i, value);
901                 ss->bestMove = move;
902                 TT.extract_pv(pos, move, pv, PLY_MAX);
903                 rml.set_move_pv(i, pv);
904
905                 // Print information to the standard output
906                 print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
907
908                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
909                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
910                 researchCountFH++;
911
912             } // End of fail high loop
913
914             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
915             // was aborted because the user interrupted the search or because we
916             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
917             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
918             // move and/or PV.
919             if (AbortSearch)
920                 break;
921
922             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
923             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
924             int64_t our, their;
925             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
926             rml.set_beta_counters(i, our, their);
927             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
928
929             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
930             assert(value < beta);
931
932             // Step 17. Check for new best move
933             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
934                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
935             else
936             {
937                 // PV move or new best move!
938
939                 // Update PV
940                 rml.set_move_score(i, value);
941                 ss->bestMove = move;
942                 TT.extract_pv(pos, move, pv, PLY_MAX);
943                 rml.set_move_pv(i, pv);
944
945                 if (MultiPV == 1)
946                 {
947                     // We record how often the best move has been changed in each
948                     // iteration. This information is used for time managment: When
949                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
950                     if (i > 0)
951                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
952
953                     // Print information to the standard output
954                     print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
955
956                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
957                     if (value > alpha)
958                         alpha = value;
959                 }
960                 else // MultiPV > 1
961                 {
962                     rml.sort_multipv(i);
963                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
964                     {
965                         cout << "info multipv " << j + 1
966                              << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(j))
967                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
968                              << " time " << current_search_time()
969                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
970                              << " nps " << nps()
971                              << " pv ";
972
973                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
974                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
975
976                         cout << endl;
977                     }
978                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
979                 }
980             } // PV move or new best move
981
982             assert(alpha >= *alphaPtr);
983
984             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
985
986             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
987                 StopOnPonderhit = false;
988         }
989
990         // Can we exit fail low loop ?
991         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
992             break;
993
994         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
995         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
996         researchCountFL++;
997
998     } // Fail low loop
999
1000     // Sort the moves before to return
1001     rml.sort();
1002
1003     return alpha;
1004   }
1005
1006
1007   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
1008
1009   template <NodeType PvNode>
1010   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1011
1012     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1013     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1014     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1015     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1016     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1017
1018     Move movesSearched[256];
1019     EvalInfo ei;
1020     StateInfo st;
1021     const TTEntry* tte;
1022     Key posKey;
1023     Move ttMove, move, excludedMove;
1024     Depth ext, newDepth;
1025     Value bestValue, value, oldAlpha;
1026     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
1027     bool isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1028     bool mateThreat = false;
1029     int moveCount = 0;
1030     int threadID = pos.thread();
1031     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1032     oldAlpha = alpha;
1033
1034     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
1035     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1036     ss->init();
1037     (ss+2)->initKillers();
1038
1039     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
1040     {
1041         NodesSincePoll = 0;
1042         poll();
1043     }
1044
1045     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1046     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1047         return Value(0);
1048
1049     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1050         return VALUE_DRAW;
1051
1052     // Step 3. Mate distance pruning
1053     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1054     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1055     if (alpha >= beta)
1056         return alpha;
1057
1058     // Step 4. Transposition table lookup
1059
1060     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1061     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1062     excludedMove = ss->excludedMove;
1063     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1064
1065     tte = TT.retrieve(posKey);
1066     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1067
1068     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1069     // This is to avoid problems in the following areas:
1070     //
1071     // * Repetition draw detection
1072     // * Fifty move rule detection
1073     // * Searching for a mate
1074     // * Printing of full PV line
1075
1076     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1077     {
1078         // Refresh tte entry to avoid aging
1079         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->king_danger());
1080
1081         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1082         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1083     }
1084
1085     // Step 5. Evaluate the position statically
1086     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1087     isCheck = pos.is_check();
1088     if (!isCheck)
1089     {
1090         if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1091         {
1092             ss->eval = tte->static_value();
1093             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1094         }
1095         else
1096             ss->eval = evaluate(pos, ei);
1097
1098         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1099         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1100     }
1101
1102     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1103     if (   !PvNode
1104         &&  depth < RazorDepth
1105         && !isCheck
1106         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1107         &&  ttMove == MOVE_NONE
1108         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1109         && !value_is_mate(beta)
1110         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1111     {
1112         // Pass ss->eval to qsearch() and avoid an evaluate call
1113         if (!tte || tte->static_value() == VALUE_NONE)
1114             TT.store(posKey, ss->eval, VALUE_TYPE_EXACT, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1115
1116         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1117         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply);
1118         if (v < rbeta)
1119             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1120             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1121             return v;
1122     }
1123
1124     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1125     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1126     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1127     if (   !PvNode
1128         && !ss->skipNullMove
1129         &&  depth < RazorDepth
1130         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1131         && !isCheck
1132         && !value_is_mate(beta)
1133         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1134         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1135
1136     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1137     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1138     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1139     // NullMoveMargin under beta.
1140     if (   !PvNode
1141         && !ss->skipNullMove
1142         &&  depth > OnePly
1143         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0)
1144         && !isCheck
1145         && !value_is_mate(beta)
1146         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1147     {
1148         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1149
1150         // Null move dynamic reduction based on depth
1151         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1152
1153         // Null move dynamic reduction based on value
1154         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1155             R++;
1156
1157         pos.do_null_move(st);
1158         (ss+1)->skipNullMove = true;
1159
1160         nullValue = depth-R*OnePly < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1161                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, ply+1);
1162         (ss+1)->skipNullMove = false;
1163         pos.undo_null_move();
1164
1165         if (nullValue >= beta)
1166         {
1167             // Do not return unproven mate scores
1168             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1169                 nullValue = beta;
1170
1171             if (depth < 6 * OnePly)
1172                 return nullValue;
1173
1174             // Do verification search at high depths
1175             ss->skipNullMove = true;
1176             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*OnePly, ply);
1177             ss->skipNullMove = false;
1178
1179             if (v >= beta)
1180                 return nullValue;
1181         }
1182         else
1183         {
1184             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1185             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1186             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1187             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1188             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1189             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1190             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1191                 mateThreat = true;
1192
1193             ss->threatMove = (ss+1)->currentMove;
1194             if (   depth < ThreatDepth
1195                 && (ss-1)->reduction
1196                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, ss->threatMove))
1197                 return beta - 1;
1198         }
1199     }
1200
1201     // Step 9. Internal iterative deepening
1202     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1203         &&  ttMove == MOVE_NONE
1204         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1205     {
1206         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1207
1208         ss->skipNullMove = true;
1209         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1210         ss->skipNullMove = false;
1211
1212         ttMove = ss->bestMove;
1213         tte = TT.retrieve(posKey);
1214     }
1215
1216     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1217     if (PvNode)
1218         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1219
1220     // Initialize a MovePicker object for the current position
1221     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1222     CheckInfo ci(pos);
1223     singleEvasion = isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1224     singularExtensionNode =   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1225                            && tte && tte->move()
1226                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1227                            && is_lower_bound(tte->type())
1228                            && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly;
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       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1242       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1243
1244       // Step 11. Decide the new search depth
1245       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1246
1247       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1248       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1249       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1250       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1251       if (   singularExtensionNode
1252           && move == tte->move()
1253           && ext < OnePly)
1254       {
1255           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1256
1257           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1258           {
1259               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1260               ss->excludedMove = move;
1261               ss->skipNullMove = true;
1262               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1263               ss->skipNullMove = false;
1264               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1265               if (v < b)
1266                   ext = OnePly;
1267           }
1268       }
1269
1270       newDepth = depth - OnePly + ext;
1271
1272       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1273       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1274
1275       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1276       if (   !PvNode
1277           && !captureOrPromotion
1278           && !isCheck
1279           && !dangerous
1280           &&  move != ttMove
1281           && !move_is_castle(move))
1282       {
1283           // Move count based pruning
1284           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1285               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1286               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1287               continue;
1288
1289           // Value based pruning
1290           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly for predicted depth,
1291           // but fixing this made program slightly weaker.
1292           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1293           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1294                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1295
1296           if (futilityValueScaled < beta)
1297           {
1298               if (futilityValueScaled > bestValue)
1299                   bestValue = futilityValueScaled;
1300               continue;
1301           }
1302       }
1303
1304       // Step 13. Make the move
1305       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1306
1307       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1308       // The first move in list is the expected PV
1309       if (PvNode && moveCount == 1)
1310           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1311                                     : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
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               && !captureOrPromotion
1320               && !dangerous
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                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1328                   value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1329                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1330
1331                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1332               }
1333
1334               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1335               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1336               // if the move fails high again then go with full depth search.
1337               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1338               {
1339                   assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1340
1341                   ss->reduction = OnePly;
1342                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, ply+1);
1343                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1344               }
1345               ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1346           }
1347
1348           // Step 15. Full depth search
1349           if (doFullDepthSearch)
1350           {
1351               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1352                                         : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1353
1354               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1355               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1356               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1357               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1358                   value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1359                                             : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1360           }
1361       }
1362
1363       // Step 16. Undo move
1364       pos.undo_move(move);
1365
1366       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1367
1368       // Step 17. Check for new best move
1369       if (value > bestValue)
1370       {
1371           bestValue = value;
1372           if (value > alpha)
1373           {
1374               if (PvNode && value < beta) // This guarantees that always: alpha < beta
1375                   alpha = value;
1376
1377               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1378                   ss->mateKiller = move;
1379
1380               ss->bestMove = move;
1381           }
1382       }
1383
1384       // Step 18. Check for split
1385       if (   depth >= MinimumSplitDepth
1386           && TM.active_threads() > 1
1387           && bestValue < beta
1388           && TM.available_thread_exists(threadID)
1389           && !AbortSearch
1390           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1391           && Iteration <= 99)
1392           TM.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1393                               mateThreat, &moveCount, &mp, PvNode);
1394     }
1395
1396     // Step 19. Check for mate and stalemate
1397     // All legal moves have been searched and if there are
1398     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1399     // If one move was excluded return fail low score.
1400     if (!moveCount)
1401         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1402
1403     // Step 20. Update tables
1404     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1405     // history counters, and killer moves.
1406     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1407         return bestValue;
1408
1409     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1410     move = (bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove);
1411     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), f, depth, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1412
1413     // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1414     if (bestValue >= beta)
1415     {
1416         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1417         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1418         {
1419             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1420             update_killers(move, ss);
1421         }
1422     }
1423
1424     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1425
1426     return bestValue;
1427   }
1428
1429
1430   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1431   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1432   // less than OnePly).
1433
1434   template <NodeType PvNode>
1435   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1436
1437     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1438     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1439     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1440     assert(depth <= 0);
1441     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1442     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1443
1444     EvalInfo ei;
1445     StateInfo st;
1446     Move ttMove, move;
1447     Value bestValue, value, futilityValue, futilityBase;
1448     bool isCheck, deepChecks, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1449     const TTEntry* tte;
1450     Value oldAlpha = alpha;
1451
1452     TM.incrementNodeCounter(pos.thread());
1453     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1454     ss->eval = VALUE_NONE;
1455
1456     // Check for an instant draw or maximum ply reached
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     {
1476         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1477         deepChecks = enoughMaterial = false;
1478     }
1479     else
1480     {
1481         if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1482         {
1483             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1484             bestValue = tte->static_value();
1485         }
1486         else
1487             bestValue = evaluate(pos, ei);
1488
1489         ss->eval = bestValue;
1490         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1491
1492         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1493         if (bestValue >= beta)
1494         {
1495             if (!tte)
1496                 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()]);
1497
1498             return bestValue;
1499         }
1500
1501         if (PvNode && bestValue > alpha)
1502             alpha = bestValue;
1503
1504         // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1505         deepChecks = (depth == -OnePly && bestValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1506
1507         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1508         futilityBase = bestValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1509         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1510     }
1511
1512     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1513     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1514     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1515     // and we are near beta) will be generated.
1516     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1517     CheckInfo ci(pos);
1518
1519     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1520     while (   alpha < beta
1521            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1522     {
1523       assert(move_is_ok(move));
1524
1525       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1526
1527       // Futility pruning
1528       if (   !PvNode
1529           && !isCheck
1530           && !moveIsCheck
1531           &&  move != ttMove
1532           &&  enoughMaterial
1533           && !move_is_promotion(move)
1534           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1535       {
1536           futilityValue =  futilityBase
1537                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1538                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1539
1540           if (futilityValue < alpha)
1541           {
1542               if (futilityValue > bestValue)
1543                   bestValue = futilityValue;
1544               continue;
1545           }
1546       }
1547
1548       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1549       evasionPrunable =   isCheck
1550                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1551                        && !pos.move_is_capture(move)
1552                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1553                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1554
1555       // Don't search moves with negative SEE values
1556       if (   !PvNode
1557           && (!isCheck || evasionPrunable)
1558           &&  move != ttMove
1559           && !move_is_promotion(move)
1560           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1561           continue;
1562
1563       // Update current move
1564       ss->currentMove = move;
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, ply+1);
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               ss->bestMove = move;
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 (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1588         return value_mated_in(ply);
1589
1590     // Update transposition table
1591     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1592     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1593     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), f, d, ss->bestMove, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1594
1595     // Update killers only for checking moves that fails high
1596     if (    bestValue >= beta
1597         && !pos.move_is_capture_or_promotion(ss->bestMove))
1598         update_killers(ss->bestMove, ss);
1599
1600     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1601
1602     return bestValue;
1603   }
1604
1605
1606   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1607   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1608   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1609   // table, done a null move search, and searched the first move before
1610   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1611   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1612   // care of after we return from the split point.
1613
1614   template <NodeType PvNode>
1615   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1616
1617     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1618     assert(TM.active_threads() > 1);
1619
1620     StateInfo st;
1621     Move move;
1622     Depth ext, newDepth;
1623     Value value;
1624     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1625     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1626     int moveCount;
1627     value = -VALUE_INFINITE;
1628
1629     Position pos(*sp->pos, threadID);
1630     CheckInfo ci(pos);
1631     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1632     isCheck = pos.is_check();
1633
1634     // Step 10. Loop through moves
1635     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1636     lock_grab(&(sp->lock));
1637
1638     while (    sp->bestValue < sp->beta
1639            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1640            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1641     {
1642       moveCount = ++sp->moveCount;
1643       lock_release(&(sp->lock));
1644
1645       assert(move_is_ok(move));
1646
1647       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1648       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1649
1650       // Step 11. Decide the new search depth
1651       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1652       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1653
1654       // Update current move
1655       ss->currentMove = move;
1656
1657       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1658       if (   !PvNode
1659           && !captureOrPromotion
1660           && !isCheck
1661           && !dangerous
1662           && !move_is_castle(move))
1663       {
1664           // Move count based pruning
1665           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1666               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1667               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1668           {
1669               lock_grab(&(sp->lock));
1670               continue;
1671           }
1672
1673           // Value based pruning
1674           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1675           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1676                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1677
1678           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1679           {
1680               lock_grab(&(sp->lock));
1681
1682               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1683                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1684               continue;
1685           }
1686       }
1687
1688       // Step 13. Make the move
1689       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1690
1691       // Step 14. Reduced search
1692       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1693       bool doFullDepthSearch = true;
1694
1695       if (   !captureOrPromotion
1696           && !dangerous
1697           && !move_is_castle(move)
1698           && !move_is_killer(move, ss))
1699       {
1700           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1701           if (ss->reduction)
1702           {
1703               Value localAlpha = sp->alpha;
1704               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1705               value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1706                                  : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, d, sp->ply+1);
1707
1708               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1709           }
1710
1711           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1712           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1713           // if the move fails high again then go with full depth search.
1714           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1715           {
1716               assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1717
1718               ss->reduction = OnePly;
1719               Value localAlpha = sp->alpha;
1720               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, sp->ply+1);
1721               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1722           }
1723           ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1724       }
1725
1726       // Step 15. Full depth search
1727       if (doFullDepthSearch)
1728       {
1729           Value localAlpha = sp->alpha;
1730           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1731                                     : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1);
1732
1733           // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1734           // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1735           // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1736           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1737               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, Depth(0), sp->ply+1)
1738                                         : - search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1);
1739       }
1740
1741       // Step 16. Undo move
1742       pos.undo_move(move);
1743
1744       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1745
1746       // Step 17. Check for new best move
1747       lock_grab(&(sp->lock));
1748
1749       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1750       {
1751           sp->bestValue = value;
1752
1753           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1754           {
1755               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1756                   sp->stopRequest = true;
1757
1758               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1759                   sp->alpha = value;
1760
1761               sp->parentSstack->bestMove = ss->bestMove = move;
1762           }
1763       }
1764     }
1765
1766     /* Here we have the lock still grabbed */
1767
1768     sp->slaves[threadID] = 0;
1769
1770     lock_release(&(sp->lock));
1771   }
1772
1773
1774   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1775   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1776   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1777   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1778   // second move is assumed to be a move from the current position.
1779
1780   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1781
1782     Square f1, t1, f2, t2;
1783     Piece p;
1784
1785     assert(move_is_ok(m1));
1786     assert(move_is_ok(m2));
1787
1788     if (m2 == MOVE_NONE)
1789         return false;
1790
1791     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1792     f2 = move_from(m2);
1793     t1 = move_to(m1);
1794     if (f2 == t1)
1795         return true;
1796
1797     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1798     t2 = move_to(m2);
1799     f1 = move_from(m1);
1800     if (t2 == f1)
1801         return true;
1802
1803     // Case 3: Moving through the vacated square
1804     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1805         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1806       return true;
1807
1808     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1809     p = pos.piece_on(t1);
1810     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1811         return true;
1812
1813     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1814     if (    piece_is_slider(p)
1815         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1816         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1817     {
1818         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1819         // move is the opposite of the checking piece.
1820         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1821         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1822
1823         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1824             return true;
1825     }
1826     return false;
1827   }
1828
1829
1830   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one eventually
1831   // compensated for the ply.
1832
1833   bool value_is_mate(Value value) {
1834
1835     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1836
1837     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1838           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1839   }
1840
1841
1842   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1843   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1844   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1845
1846   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1847
1848     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1849       return v + ply;
1850
1851     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1852       return v - ply;
1853
1854     return v;
1855   }
1856
1857
1858   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1859   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1860
1861   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1862
1863     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1864       return v - ply;
1865
1866     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1867       return v + ply;
1868
1869     return v;
1870   }
1871
1872
1873   // move_is_killer() checks if the given move is among the killer moves
1874
1875   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1876
1877       const Move* k = ss->killers;
1878       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
1879           if (*k == m)
1880               return true;
1881
1882       return false;
1883   }
1884
1885
1886   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1887   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1888   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1889   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1890   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1891   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1892   template <NodeType PvNode>
1893   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1894                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1895
1896     assert(m != MOVE_NONE);
1897
1898     Depth result = Depth(0);
1899     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1900
1901     if (*dangerous)
1902     {
1903         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1904             result += CheckExtension[PvNode];
1905
1906         if (singleEvasion)
1907             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1908
1909         if (mateThreat)
1910             result += MateThreatExtension[PvNode];
1911     }
1912
1913     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1914     {
1915         Color c = pos.side_to_move();
1916         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1917         {
1918             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1919             *dangerous = true;
1920         }
1921         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1922         {
1923             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1924             *dangerous = true;
1925         }
1926     }
1927
1928     if (   captureOrPromotion
1929         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1930         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1931             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1932         && !move_is_promotion(m)
1933         && !move_is_ep(m))
1934     {
1935         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1936         *dangerous = true;
1937     }
1938
1939     if (   PvNode
1940         && captureOrPromotion
1941         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1942         && pos.see_sign(m) >= 0)
1943     {
1944         result += OnePly/2;
1945         *dangerous = true;
1946     }
1947
1948     return Min(result, OnePly);
1949   }
1950
1951
1952   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1953   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1954
1955   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1956
1957     assert(move_is_ok(m));
1958     assert(threat && move_is_ok(threat));
1959     assert(!pos.move_is_check(m));
1960     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1961     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1962
1963     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1964
1965     mfrom = move_from(m);
1966     mto = move_to(m);
1967     tfrom = move_from(threat);
1968     tto = move_to(threat);
1969
1970     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1971     if (mfrom == tto)
1972         return true;
1973
1974     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1975     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1976     if (   pos.move_is_capture(threat)
1977         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1978             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1979         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1980         return true;
1981
1982     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1983     // prune safe moves which block its ray.
1984     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1985         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1986         && pos.see_sign(m) >= 0)
1987         return true;
1988
1989     return false;
1990   }
1991
1992
1993   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1994   // can be used at a given point in search.
1995
1996   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1997
1998     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1999
2000     return   (   tte->depth() >= depth
2001               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2002               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2003
2004           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2005               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2006   }
2007
2008
2009   // refine_eval() returns the transposition table score if
2010   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2011
2012   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2013
2014       if (!tte)
2015           return defaultEval;
2016
2017       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2018
2019       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2020           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2021           return v;
2022
2023       return defaultEval;
2024   }
2025
2026
2027   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2028   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2029
2030   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2031                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2032
2033     Move m;
2034
2035     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2036
2037     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2038     {
2039         m = movesSearched[i];
2040
2041         assert(m != move);
2042
2043         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2044             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2045     }
2046   }
2047
2048
2049   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2050   // among the killer moves of that ply.
2051
2052   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2053
2054     if (m == ss->killers[0])
2055         return;
2056
2057     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2058         ss->killers[i] = ss->killers[i - 1];
2059
2060     ss->killers[0] = m;
2061   }
2062
2063
2064   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2065   // the static position evaluation before and after the move.
2066
2067   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2068
2069     if (   m != MOVE_NULL
2070         && before != VALUE_NONE
2071         && after != VALUE_NONE
2072         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2073         && !move_is_castle(m)
2074         && !move_is_promotion(m))
2075         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2076   }
2077
2078
2079   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2080   // since the beginning of the current search.
2081
2082   int current_search_time() {
2083
2084     return get_system_time() - SearchStartTime;
2085   }
2086
2087
2088   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI protocol
2089
2090   std::string value_to_uci(Value v) {
2091
2092     std::stringstream s;
2093
2094     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * OnePly)
2095       s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to pawn = 100
2096     else
2097       s << "mate " << (v > 0 ? (VALUE_MATE - v + 1) / 2 : -(VALUE_MATE + v) / 2 );
2098
2099     return s.str();
2100   }
2101
2102   // nps() computes the current nodes/second count.
2103
2104   int nps() {
2105
2106     int t = current_search_time();
2107     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2108   }
2109
2110
2111   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2112   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2113   // search.
2114
2115   void poll() {
2116
2117     static int lastInfoTime;
2118     int t = current_search_time();
2119
2120     //  Poll for input
2121     if (Bioskey())
2122     {
2123         // We are line oriented, don't read single chars
2124         std::string command;
2125
2126         if (!std::getline(std::cin, command))
2127             command = "quit";
2128
2129         if (command == "quit")
2130         {
2131             AbortSearch = true;
2132             PonderSearch = false;
2133             Quit = true;
2134             return;
2135         }
2136         else if (command == "stop")
2137         {
2138             AbortSearch = true;
2139             PonderSearch = false;
2140         }
2141         else if (command == "ponderhit")
2142             ponderhit();
2143     }
2144
2145     // Print search information
2146     if (t < 1000)
2147         lastInfoTime = 0;
2148
2149     else if (lastInfoTime > t)
2150         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2151         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2152         lastInfoTime = 0;
2153
2154     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2155     {
2156         lastInfoTime = t;
2157
2158         if (dbg_show_mean)
2159             dbg_print_mean();
2160
2161         if (dbg_show_hit_rate)
2162             dbg_print_hit_rate();
2163
2164         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2165              << " time " << t << endl;
2166     }
2167
2168     // Should we stop the search?
2169     if (PonderSearch)
2170         return;
2171
2172     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2173                            && !AspirationFailLow
2174                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2175
2176     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2177                      || stillAtFirstMove;
2178
2179     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2180         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2181         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2182         AbortSearch = true;
2183   }
2184
2185
2186   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2187   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2188   // it correctly predicted the opponent's move.
2189
2190   void ponderhit() {
2191
2192     int t = current_search_time();
2193     PonderSearch = false;
2194
2195     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2196                            && !AspirationFailLow
2197                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2198
2199     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2200                      || stillAtFirstMove;
2201
2202     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2203         AbortSearch = true;
2204   }
2205
2206
2207   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2208   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2209
2210   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2211
2212     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2213     {
2214         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2215         ss->skipNullMove = false;
2216
2217         if (i < 3)
2218         {
2219             ss->init();
2220             ss->initKillers();
2221         }
2222     }
2223   }
2224
2225
2226   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2227   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2228   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2229   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2230   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2231   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2232
2233   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2234
2235     std::string command;
2236
2237     while (true)
2238     {
2239         if (!std::getline(std::cin, command))
2240             command = "quit";
2241
2242         if (command == "quit")
2243         {
2244             Quit = true;
2245             break;
2246         }
2247         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2248             break;
2249     }
2250   }
2251
2252
2253   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2254   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2255
2256   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2257
2258     cout << "info depth " << Iteration
2259          << " score "     << value_to_uci(value)
2260          << (value >= beta ? " lowerbound" : value <= alpha ? " upperbound" : "")
2261          << " time "  << current_search_time()
2262          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2263          << " nps "   << nps()
2264          << " pv ";
2265
2266     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2267         cout << *m << " ";
2268
2269     cout << endl;
2270
2271     if (UseLogFile)
2272     {
2273         ValueType t = value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2274                       value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2275
2276         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2277                              TM.nodes_searched(), value, t, pv) << endl;
2278     }
2279   }
2280
2281
2282   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2283   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2284   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2285   // threads and one for Windows threads.
2286
2287 #if !defined(_MSC_VER)
2288
2289   void* init_thread(void *threadID) {
2290
2291     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2292     return NULL;
2293   }
2294
2295 #else
2296
2297   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2298
2299     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2300     return 0;
2301   }
2302
2303 #endif
2304
2305
2306   /// The ThreadsManager class
2307
2308   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2309   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2310   // counters used to sort the moves at root.
2311
2312   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2313
2314     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2315         threads[i].nodes = 0ULL;
2316   }
2317
2318   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2319
2320     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2321         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2322   }
2323
2324   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2325
2326     int64_t result = 0ULL;
2327     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2328         result += threads[i].nodes;
2329
2330     return result;
2331   }
2332
2333   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2334
2335     our = their = 0UL;
2336     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2337     {
2338         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2339         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2340     }
2341   }
2342
2343
2344   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2345   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2346   // object for which the current thread is the master.
2347
2348   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2349
2350     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2351
2352     while (true)
2353     {
2354         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2355         // master should exit as last one.
2356         if (AllThreadsShouldExit)
2357         {
2358             assert(!sp);
2359             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2360             return;
2361         }
2362
2363         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2364         // instead of wasting CPU time polling for work.
2365         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2366         {
2367             assert(!sp);
2368             assert(threadID != 0);
2369             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2370
2371 #if !defined(_MSC_VER)
2372             lock_grab(&WaitLock);
2373             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2374                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2375             lock_release(&WaitLock);
2376 #else
2377             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2378 #endif
2379         }
2380
2381         // If thread has just woken up, mark it as available
2382         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2383             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2384
2385         // If this thread has been assigned work, launch a search
2386         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2387         {
2388             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2389
2390             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2391
2392             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2393                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2394             else
2395                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2396
2397             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2398
2399             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2400         }
2401
2402         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2403         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2404         int i = 0;
2405         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2406
2407         if (i == ActiveThreads)
2408         {
2409             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2410             // be sure sp->lock has been released before to return.
2411             lock_grab(&(sp->lock));
2412             lock_release(&(sp->lock));
2413
2414             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2415
2416             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2417             return;
2418         }
2419     }
2420   }
2421
2422
2423   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2424   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2425   // objects.
2426
2427   void ThreadsManager::init_threads() {
2428
2429     volatile int i;
2430     bool ok;
2431
2432 #if !defined(_MSC_VER)
2433     pthread_t pthread[1];
2434 #endif
2435
2436     // Initialize global locks
2437     lock_init(&MPLock, NULL);
2438     lock_init(&WaitLock, NULL);
2439
2440 #if !defined(_MSC_VER)
2441     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2442 #else
2443     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2444         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2445 #endif
2446
2447     // Initialize splitPoints[] locks
2448     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2449         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2450             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock), NULL);
2451
2452     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2453     AllThreadsShouldExit = false;
2454
2455     // Threads will be put to sleep as soon as created
2456     AllThreadsShouldSleep = true;
2457
2458     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2459     ActiveThreads = 1;
2460     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2461     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2462         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2463
2464     // Launch the helper threads
2465     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2466     {
2467
2468 #if !defined(_MSC_VER)
2469         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2470 #else
2471         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2472 #endif
2473
2474         if (!ok)
2475         {
2476             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2477             Application::exit_with_failure();
2478         }
2479
2480         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2481         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2482     }
2483   }
2484
2485
2486   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2487   // helper threads exit cleanly.
2488
2489   void ThreadsManager::exit_threads() {
2490
2491     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2492     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2493     wake_sleeping_threads();
2494
2495     // This makes the threads to exit idle_loop()
2496     AllThreadsShouldExit = true;
2497
2498     // Wait for thread termination
2499     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2500         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2501
2502     // Now we can safely destroy the locks
2503     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2504         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2505             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2506
2507     lock_destroy(&WaitLock);
2508     lock_destroy(&MPLock);
2509   }
2510
2511
2512   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2513   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2514   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2515
2516   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2517
2518     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2519
2520     SplitPoint* sp;
2521
2522     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2523     return sp != NULL;
2524   }
2525
2526
2527   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2528   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2529   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2530   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2531   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2532   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2533   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2534
2535   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2536
2537     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2538     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2539     assert(ActiveThreads > 1);
2540
2541     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2542         return false;
2543
2544     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2545     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2546
2547     if (localActiveSplitPoints == 0)
2548         // No active split points means that the thread is available as
2549         // a slave for any other thread.
2550         return true;
2551
2552     if (ActiveThreads == 2)
2553         return true;
2554
2555     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2556     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2557     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2558     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2559         return true;
2560
2561     return false;
2562   }
2563
2564
2565   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2566   // a slave for the thread with threadID "master".
2567
2568   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2569
2570     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2571     assert(ActiveThreads > 1);
2572
2573     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2574         if (thread_is_available(i, master))
2575             return true;
2576
2577     return false;
2578   }
2579
2580
2581   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2582   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2583   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2584   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2585   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2586   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2587   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2588   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2589   // split() returns.
2590
2591   template <bool Fake>
2592   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2593                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, bool mateThreat,
2594                              int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2595     assert(p.is_ok());
2596     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2597     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2598     assert(*bestValue <= *alpha);
2599     assert(*alpha < beta);
2600     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2601     assert(depth > Depth(0));
2602     assert(p.thread() >= 0 && p.thread() < ActiveThreads);
2603     assert(ActiveThreads > 1);
2604
2605     int i, master = p.thread();
2606     Thread& masterThread = threads[master];
2607
2608     lock_grab(&MPLock);
2609
2610     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2611     // active split points, don't split.
2612     if (   !available_thread_exists(master)
2613         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2614     {
2615         lock_release(&MPLock);
2616         return;
2617     }
2618
2619     // Pick the next available split point object from the split point stack
2620     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2621
2622     // Initialize the split point object
2623     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2624     splitPoint.stopRequest = false;
2625     splitPoint.ply = ply;
2626     splitPoint.depth = depth;
2627     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2628     splitPoint.alpha = *alpha;
2629     splitPoint.beta = beta;
2630     splitPoint.pvNode = pvNode;
2631     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2632     splitPoint.mp = mp;
2633     splitPoint.moveCount = *moveCount;
2634     splitPoint.pos = &p;
2635     splitPoint.parentSstack = ss;
2636     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2637         splitPoint.slaves[i] = 0;
2638
2639     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2640
2641     // If we are here it means we are not available
2642     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2643
2644     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2645
2646     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2647     for (i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2648         if (thread_is_available(i, master))
2649         {
2650             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2651             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2652             splitPoint.slaves[i] = 1;
2653             workersCnt++;
2654         }
2655
2656     assert(Fake || workersCnt > 1);
2657
2658     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2659     lock_release(&MPLock);
2660
2661     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2662     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2663     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2664         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2665         {
2666             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2667
2668             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2669
2670             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2671         }
2672
2673     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2674     // which it will instantly launch a search, because its state is
2675     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2676     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2677     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2678     idle_loop(master, &splitPoint);
2679
2680     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2681     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2682     lock_grab(&MPLock);
2683
2684     *alpha = splitPoint.alpha;
2685     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2686     masterThread.activeSplitPoints--;
2687     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2688
2689     lock_release(&MPLock);
2690   }
2691
2692
2693   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2694   // to start a new search from the root.
2695
2696   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2697
2698     assert(AllThreadsShouldSleep);
2699     assert(ActiveThreads > 0);
2700
2701     AllThreadsShouldSleep = false;
2702
2703     if (ActiveThreads == 1)
2704         return;
2705
2706 #if !defined(_MSC_VER)
2707     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2708     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2709     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2710 #else
2711     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2712         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2713 #endif
2714
2715   }
2716
2717
2718   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2719   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2720   // finished the job and should be idle.
2721
2722   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2723
2724     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2725
2726     // This makes the threads to go to sleep
2727     AllThreadsShouldSleep = true;
2728   }
2729
2730   /// The RootMoveList class
2731
2732   // RootMoveList c'tor
2733
2734   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2735
2736     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2737     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2738     StateInfo st;
2739     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2740
2741     // Generate all legal moves
2742     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2743
2744     // Add each move to the moves[] array
2745     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2746     {
2747         bool includeMove = includeAllMoves;
2748
2749         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2750             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2751
2752         if (!includeMove)
2753             continue;
2754
2755         // Find a quick score for the move
2756         init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2757         pos.do_move(cur->move, st);
2758         moves[count].move = cur->move;
2759         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1);
2760         moves[count].pv[0] = cur->move;
2761         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2762         pos.undo_move(cur->move);
2763         count++;
2764     }
2765     sort();
2766   }
2767
2768
2769   // RootMoveList simple methods definitions
2770
2771   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2772
2773     moves[moveNum].nodes = nodes;
2774     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2775   }
2776
2777   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2778
2779     moves[moveNum].ourBeta = our;
2780     moves[moveNum].theirBeta = their;
2781   }
2782
2783   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2784
2785     int j;
2786
2787     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2788         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2789
2790     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2791   }
2792
2793
2794   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2795   // iteration.
2796
2797   void RootMoveList::sort() {
2798
2799     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2800   }
2801
2802
2803   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2804   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2805   // correctly in MultiPV mode.
2806
2807   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2808
2809     int i,j;
2810
2811     for (i = 1; i <= n; i++)
2812     {
2813         RootMove rm = moves[i];
2814         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2815             moves[j] = moves[j - 1];
2816
2817         moves[j] = rm;
2818     }
2819   }
2820
2821 } // namspace