Move time related global variables under TimeManager
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "timeman.h"
42 #include "thread.h"
43 #include "tt.h"
44 #include "ucioption.h"
45
46 using std::cout;
47 using std::endl;
48
49 ////
50 //// Local definitions
51 ////
52
53 namespace {
54
55   /// Types
56   enum NodeType { NonPV, PV };
57
58   // Set to true to force running with one thread.
59   // Used for debugging SMP code.
60   const bool FakeSplit = false;
61
62   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
63   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
64   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
65   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
66
67   class ThreadsManager {
68     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
69        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
70        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
71     */
72   public:
73     void init_threads();
74     void exit_threads();
75
76     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
77     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
78     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
79     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
80
81     void resetNodeCounters();
82     void resetBetaCounters();
83     int64_t nodes_searched() const;
84     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
85     bool available_thread_exists(int master) const;
86     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
87     bool thread_should_stop(int threadID) const;
88     void wake_sleeping_threads();
89     void put_threads_to_sleep();
90     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
91
92     template <bool Fake>
93     void split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
94                Depth depth, Move threatMove, bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode);
95
96   private:
97     friend void poll();
98
99     int ActiveThreads;
100     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
101     Thread threads[MAX_THREADS];
102
103     Lock MPLock, WaitLock;
104
105 #if !defined(_MSC_VER)
106     pthread_cond_t WaitCond;
107 #else
108     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
109 #endif
110
111   };
112
113
114   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
115   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
116   // in the case of moves which fail low).
117
118   struct RootMove {
119
120     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
121
122     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
123     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
124     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
125     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
126     bool operator<(const RootMove& m) const {
127
128         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
129     }
130
131     Move move;
132     Value score;
133     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
134     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
135   };
136
137
138   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
139   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
140
141   class RootMoveList {
142
143   public:
144     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
145
146     int move_count() const { return count; }
147     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
148     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
149     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
150     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
151     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
152
153     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
154     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
155     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
156     void sort();
157     void sort_multipv(int n);
158
159   private:
160     static const int MaxRootMoves = 500;
161     RootMove moves[MaxRootMoves];
162     int count;
163   };
164
165
166   /// Adjustments
167
168   // Step 6. Razoring
169
170   // Maximum depth for razoring
171   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
172
173   // Dynamic razoring margin based on depth
174   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
175
176   // Step 8. Null move search with verification search
177
178   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
179   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
180   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
181
182   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
183   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
184
185   // Step 9. Internal iterative deepening
186
187   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
188   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 5 * OnePly /* PV */};
189
190   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
191   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
192   const Value IIDMargin = Value(0x100);
193
194   // Step 11. Decide the new search depth
195
196   // Extensions. Configurable UCI options
197   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
198   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
199   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
200
201   // Minimum depth for use of singular extension
202   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 7 * OnePly /* non-PV */, 6 * OnePly /* PV */};
203
204   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
205   // remaining ones we will extend it.
206   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
207
208   // Step 12. Futility pruning
209
210   // Futility margin for quiescence search
211   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
212
213   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
214   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
215   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
216
217   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 1)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
218   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
219
220   // Step 14. Reduced search
221
222   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
223   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
224
225   template <NodeType PV>
226   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
227
228   // Common adjustments
229
230   // Search depth at iteration 1
231   const Depth InitialDepth = OnePly;
232
233   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
234   // better than the second best move.
235   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
236
237
238   /// Global variables
239
240   // Iteration counter
241   int Iteration;
242
243   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
244   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
245   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
246
247   // Search window management
248   int AspirationDelta;
249
250   // MultiPV mode
251   int MultiPV;
252
253   // Time managment variables
254   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, ExactMaxTime;
255   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
256   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
257   TimeManager TimeMgr;
258
259   // Log file
260   bool UseLogFile;
261   std::ofstream LogFile;
262
263   // Multi-threads related variables
264   Depth MinimumSplitDepth;
265   int MaxThreadsPerSplitPoint;
266   ThreadsManager TM;
267
268   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
269   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
270   int NodesSincePoll;
271   int NodesBetweenPolls = 30000;
272
273   // History table
274   History H;
275
276   /// Local functions
277
278   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
279   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
280
281   template <NodeType PvNode>
282   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
283
284   template <NodeType PvNode>
285   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
286
287   template <NodeType PvNode>
288   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
289
290   template <NodeType PvNode>
291   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
292
293   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
294   bool value_is_mate(Value value);
295   Value value_to_tt(Value v, int ply);
296   Value value_from_tt(Value v, int ply);
297   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss);
298   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
299   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
300   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
301   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
302   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
303   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
304
305   int current_search_time();
306   std::string value_to_uci(Value v);
307   int nps();
308   void poll();
309   void ponderhit();
310   void wait_for_stop_or_ponderhit();
311   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
312   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value);
313   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]);
314   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]);
315
316 #if !defined(_MSC_VER)
317   void *init_thread(void *threadID);
318 #else
319   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
320 #endif
321
322 }
323
324
325 ////
326 //// Functions
327 ////
328
329 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
330 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
331
332 void init_threads() { TM.init_threads(); }
333 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
334 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
335
336
337 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
338
339 void init_search() {
340
341   int d;  // depth (OnePly == 2)
342   int hd; // half depth (OnePly == 1)
343   int mc; // moveCount
344
345   // Init reductions array
346   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
347   {
348       double    pvRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 4.5;
349       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
350       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
351       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
352   }
353
354   // Init futility margins array
355   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
356       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = 112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45;
357
358   // Init futility move count array
359   for (d = 0; d < 32; d++)
360       FutilityMoveCountArray[d] = 3 + (1 << (3 * d / 8));
361 }
362
363
364 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
365 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
366
367 int perft(Position& pos, Depth depth)
368 {
369     StateInfo st;
370     Move move;
371     int sum = 0;
372     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
373
374     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
375     // the moves, just to count them.
376     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
377     {
378         while (mp.get_next_move()) sum++;
379         return sum;
380     }
381
382     // Loop through all legal moves
383     CheckInfo ci(pos);
384     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
385     {
386         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
387         sum += perft(pos, depth - OnePly);
388         pos.undo_move(move);
389     }
390     return sum;
391 }
392
393
394 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
395 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
396 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
397 /// when a quit command is received during the search.
398
399 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int time[], int increment[],
400            int movesToGo, int maxDepth, int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
401
402   // Initialize global search variables
403   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
404   NodesSincePoll = 0;
405   TM.resetNodeCounters();
406   SearchStartTime = get_system_time();
407   ExactMaxTime = maxTime;
408   MaxDepth = maxDepth;
409   MaxNodes = maxNodes;
410   InfiniteSearch = infinite;
411   PonderSearch = ponder;
412   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
413
414   // Look for a book move, only during games, not tests
415   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
416   {
417       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
418           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
419
420       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
421       if (bookMove != MOVE_NONE)
422       {
423           if (PonderSearch)
424               wait_for_stop_or_ponderhit();
425
426           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
427           return true;
428       }
429   }
430
431   // Read UCI option values
432   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
433   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
434       TT.clear();
435
436   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
437   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
438   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
439   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
440   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
441   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
442   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
443   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
444   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
445   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
446   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
447   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
448
449   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
450   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
451   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
452   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
453   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
454
455   if (UseLogFile)
456       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
457
458   read_weights(pos.side_to_move());
459
460   // Set the number of active threads
461   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
462   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
463   {
464       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
465       init_eval(TM.active_threads());
466   }
467
468   // Wake up sleeping threads
469   TM.wake_sleeping_threads();
470
471   // Set thinking time
472   int myTime = time[pos.side_to_move()];
473   int myIncrement = increment[pos.side_to_move()];
474   if (UseTimeManagement)
475       TimeMgr.update(myTime, myIncrement, movesToGo, pos.startpos_ply_counter());
476
477   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
478   // heavy time pressure.
479   if (MaxNodes)
480       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
481   else if (myTime && myTime < 1000)
482       NodesBetweenPolls = 1000;
483   else if (myTime && myTime < 5000)
484       NodesBetweenPolls = 5000;
485   else
486       NodesBetweenPolls = 30000;
487
488   // Write search information to log file
489   if (UseLogFile)
490       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
491               << "infinite: "  << infinite
492               << " ponder: "   << ponder
493               << " time: "     << myTime
494               << " increment: " << myIncrement
495               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
496
497   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
498   id_loop(pos, searchMoves);
499
500   if (UseLogFile)
501       LogFile.close();
502
503   TM.put_threads_to_sleep();
504
505   return !Quit;
506 }
507
508
509 namespace {
510
511   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
512   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
513   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
514   // reached.
515
516   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
517
518     Position p(pos, pos.thread());
519     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
520     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
521     Move EasyMove = MOVE_NONE;
522     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
523
524     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
525     RootMoveList rml(p, searchMoves);
526
527     // Handle special case of searching on a mate/stale position
528     if (rml.move_count() == 0)
529     {
530         if (PonderSearch)
531             wait_for_stop_or_ponderhit();
532
533         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
534     }
535
536     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
537     // so to output information also for iteration 1.
538     cout << "info depth " << 1
539          << "\ninfo depth " << 1
540          << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(0))
541          << " time " << current_search_time()
542          << " nodes " << TM.nodes_searched()
543          << " nps " << nps()
544          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
545
546     // Initialize
547     TT.new_search();
548     H.clear();
549     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
550     pv[0] = pv[1] = MOVE_NONE;
551     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
552     Iteration = 1;
553
554     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
555     if (   rml.move_count() == 1
556         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
557         EasyMove = rml.get_move(0);
558
559     // Iterative deepening loop
560     while (Iteration < PLY_MAX)
561     {
562         // Initialize iteration
563         Iteration++;
564         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
565
566         cout << "info depth " << Iteration << endl;
567
568         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
569         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
570         {
571             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
572             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
573
574             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
575             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
576
577             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
578             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
579         }
580
581         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
582         value = root_search(p, ss, pv, rml, &alpha, &beta);
583
584         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
585         // been overwritten during the search.
586         insert_pv_in_tt(p, pv);
587
588         if (AbortSearch)
589             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
590
591         //Save info about search result
592         ValueByIteration[Iteration] = value;
593
594         // Drop the easy move if differs from the new best move
595         if (pv[0] != EasyMove)
596             EasyMove = MOVE_NONE;
597
598         if (UseTimeManagement)
599         {
600             // Time to stop?
601             bool stopSearch = false;
602
603             // Stop search early if there is only a single legal move,
604             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
605             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
606                 stopSearch = true;
607
608             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
609             if (  Iteration >= 6
610                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
611                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
612                 stopSearch = true;
613
614             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
615             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
616             if (   Iteration >= 8
617                 && EasyMove == pv[0]
618                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
619                        && current_search_time() > TimeMgr.optimumSearchTime / 16)
620                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
621                        && current_search_time() > TimeMgr.optimumSearchTime / 32)))
622                 stopSearch = true;
623
624             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
625             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
626                 TimeMgr.best_move_changes(BestMoveChangesByIteration[Iteration],
627                                           BestMoveChangesByIteration[Iteration-1]);
628
629             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
630             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
631             // move at the next iteration anyway.
632             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 80) / 128)
633                 stopSearch = true;
634
635             if (stopSearch)
636             {
637                 if (PonderSearch)
638                     StopOnPonderhit = true;
639                 else
640                     break;
641             }
642         }
643
644         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
645             break;
646     }
647
648     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
649     // best move before we are told to do so.
650     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
651         wait_for_stop_or_ponderhit();
652     else
653         // Print final search statistics
654         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
655              << " nps " << nps()
656              << " time " << current_search_time() << endl;
657
658     // Print the best move and the ponder move to the standard output
659     if (pv[0] == MOVE_NONE)
660     {
661         pv[0] = rml.get_move(0);
662         pv[1] = MOVE_NONE;
663     }
664
665     assert(pv[0] != MOVE_NONE);
666
667     cout << "bestmove " << pv[0];
668
669     if (pv[1] != MOVE_NONE)
670         cout << " ponder " << pv[1];
671
672     cout << endl;
673
674     if (UseLogFile)
675     {
676         if (dbg_show_mean)
677             dbg_print_mean(LogFile);
678
679         if (dbg_show_hit_rate)
680             dbg_print_hit_rate(LogFile);
681
682         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
683                 << "\nNodes/second: " << nps()
684                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, pv[0]);
685
686         StateInfo st;
687         p.do_move(pv[0], st);
688         LogFile << "\nPonder move: "
689                 << move_to_san(p, pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
690                 << endl;
691     }
692     return rml.get_move_score(0);
693   }
694
695
696   // root_search() is the function which searches the root node. It is
697   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
698   // scheme, prints some information to the standard output and handles
699   // the fail low/high loops.
700
701   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
702
703     EvalInfo ei;
704     StateInfo st;
705     CheckInfo ci(pos);
706     int64_t nodes;
707     Move move;
708     Depth depth, ext, newDepth;
709     Value value, alpha, beta;
710     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
711     int researchCountFH, researchCountFL;
712
713     researchCountFH = researchCountFL = 0;
714     alpha = *alphaPtr;
715     beta = *betaPtr;
716     isCheck = pos.is_check();
717
718     // Step 1. Initialize node (polling is omitted at root)
719     ss->currentMove = ss->bestMove = MOVE_NONE;
720
721     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
722     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
723     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
724
725     // Step 5. Evaluate the position statically
726     // At root we do this only to get reference value for child nodes
727     ss->eval = isCheck ? VALUE_NONE : evaluate(pos, ei);
728
729     // Step 6. Razoring (omitted at root)
730     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
731     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
732     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
733
734     // Step extra. Fail low loop
735     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
736     // with bigger window until we are not failing low anymore.
737     while (1)
738     {
739         // Sort the moves before to (re)search
740         rml.sort();
741
742         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
743         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
744         {
745             // This is used by time management
746             FirstRootMove = (i == 0);
747
748             // Save the current node count before the move is searched
749             nodes = TM.nodes_searched();
750
751             // Reset beta cut-off counters
752             TM.resetBetaCounters();
753
754             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
755             // the standard output.
756             move = ss->currentMove = rml.get_move(i);
757
758             if (current_search_time() >= 1000)
759                 cout << "info currmove " << move
760                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
761
762             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
763             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
764
765             // Step 11. Decide the new search depth
766             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
767             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
768             newDepth = depth + ext;
769
770             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
771
772             // Step extra. Fail high loop
773             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
774             // high anymore.
775             value = - VALUE_INFINITE;
776
777             while (1)
778             {
779                 // Step 13. Make the move
780                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
781
782                 // Step extra. pv search
783                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
784                 // and for fail high research (value > alpha)
785                 if (i < MultiPV || value > alpha)
786                 {
787                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
788                     if (MultiPV > 1)
789                         alpha = -VALUE_INFINITE;
790
791                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
792                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
793                 }
794                 else
795                 {
796                     // Step 14. Reduced search
797                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
798                     bool doFullDepthSearch = true;
799
800                     if (    depth >= 3 * OnePly
801                         && !dangerous
802                         && !captureOrPromotion
803                         && !move_is_castle(move))
804                     {
805                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
806                         if (ss->reduction)
807                         {
808                             assert(newDepth-ss->reduction >= OnePly);
809
810                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
811                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
812                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
813                         }
814
815                         // The move failed high, but if reduction is very big we could
816                         // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
817                         // if the move fails high again then go with full depth search.
818                         if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
819                         {
820                             assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
821
822                             ss->reduction = OnePly;
823                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
824                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
825                         }
826                         ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
827                     }
828
829                     // Step 15. Full depth search
830                     if (doFullDepthSearch)
831                     {
832                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
833                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
834
835                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
836                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
837                         if (value > alpha)
838                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
839                     }
840                 }
841
842                 // Step 16. Undo move
843                 pos.undo_move(move);
844
845                 // Can we exit fail high loop ?
846                 if (AbortSearch || value < beta)
847                     break;
848
849                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
850                 // the score before research in case we run out of time while researching.
851                 rml.set_move_score(i, value);
852                 ss->bestMove = move;
853                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
854                 rml.set_move_pv(i, pv);
855
856                 // Print information to the standard output
857                 print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
858
859                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
860                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
861                 researchCountFH++;
862
863             } // End of fail high loop
864
865             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
866             // was aborted because the user interrupted the search or because we
867             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
868             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
869             // move and/or PV.
870             if (AbortSearch)
871                 break;
872
873             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
874             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
875             int64_t our, their;
876             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
877             rml.set_beta_counters(i, our, their);
878             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
879
880             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
881             assert(value < beta);
882
883             // Step 17. Check for new best move
884             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
885                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
886             else
887             {
888                 // PV move or new best move!
889
890                 // Update PV
891                 rml.set_move_score(i, value);
892                 ss->bestMove = move;
893                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
894                 rml.set_move_pv(i, pv);
895
896                 if (MultiPV == 1)
897                 {
898                     // We record how often the best move has been changed in each
899                     // iteration. This information is used for time managment: When
900                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
901                     if (i > 0)
902                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
903
904                     // Print information to the standard output
905                     print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
906
907                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
908                     if (value > alpha)
909                         alpha = value;
910                 }
911                 else // MultiPV > 1
912                 {
913                     rml.sort_multipv(i);
914                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
915                     {
916                         cout << "info multipv " << j + 1
917                              << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(j))
918                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
919                              << " time " << current_search_time()
920                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
921                              << " nps " << nps()
922                              << " pv ";
923
924                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
925                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
926
927                         cout << endl;
928                     }
929                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
930                 }
931             } // PV move or new best move
932
933             assert(alpha >= *alphaPtr);
934
935             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
936
937             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
938                 StopOnPonderhit = false;
939         }
940
941         // Can we exit fail low loop ?
942         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
943             break;
944
945         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
946         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
947         researchCountFL++;
948
949     } // Fail low loop
950
951     // Sort the moves before to return
952     rml.sort();
953
954     return alpha;
955   }
956
957
958   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
959
960   template <NodeType PvNode>
961   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
962
963     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
964     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
965     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
966     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
967     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
968
969     Move movesSearched[256];
970     EvalInfo ei;
971     StateInfo st;
972     const TTEntry *tte, *ttx;
973     Key posKey;
974     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
975     Depth ext, newDepth;
976     Value bestValue, value, oldAlpha;
977     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
978     bool isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
979     bool mateThreat = false;
980     int moveCount = 0;
981     int threadID = pos.thread();
982     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
983     oldAlpha = alpha;
984
985     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
986     TM.incrementNodeCounter(threadID);
987     ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = MOVE_NONE;
988     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = (ss+2)->mateKiller = MOVE_NONE;
989
990     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
991     {
992         NodesSincePoll = 0;
993         poll();
994     }
995
996     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
997     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
998         return Value(0);
999
1000     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1001         return VALUE_DRAW;
1002
1003     // Step 3. Mate distance pruning
1004     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1005     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1006     if (alpha >= beta)
1007         return alpha;
1008
1009     // Step 4. Transposition table lookup
1010
1011     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1012     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1013     excludedMove = ss->excludedMove;
1014     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1015
1016     tte = TT.retrieve(posKey);
1017     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1018
1019     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1020     // This is to avoid problems in the following areas:
1021     //
1022     // * Repetition draw detection
1023     // * Fifty move rule detection
1024     // * Searching for a mate
1025     // * Printing of full PV line
1026
1027     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1028     {
1029         // Refresh tte entry to avoid aging
1030         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->king_danger());
1031
1032         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1033         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1034     }
1035
1036     // Step 5. Evaluate the position statically and
1037     // update gain statistics of parent move.
1038     isCheck = pos.is_check();
1039     if (isCheck)
1040         ss->eval = VALUE_NONE;
1041     else if (tte)
1042     {
1043         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1044
1045         ss->eval = tte->static_value();
1046         ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1047         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply);
1048     }
1049     else
1050     {
1051         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ei);
1052         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1053     }
1054
1055     // Save gain for the parent non-capture move
1056     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1057
1058     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1059     if (   !PvNode
1060         &&  depth < RazorDepth
1061         && !isCheck
1062         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1063         &&  ttMove == MOVE_NONE
1064         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1065         && !value_is_mate(beta)
1066         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1067     {
1068         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1069         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply);
1070         if (v < rbeta)
1071             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1072             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1073             return v;
1074     }
1075
1076     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1077     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1078     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1079     if (   !PvNode
1080         && !ss->skipNullMove
1081         &&  depth < RazorDepth
1082         && !isCheck
1083         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1084         && !value_is_mate(beta)
1085         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1086         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1087
1088     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1089     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1090     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1091     // NullMoveMargin under beta.
1092     if (   !PvNode
1093         && !ss->skipNullMove
1094         &&  depth > OnePly
1095         && !isCheck
1096         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0)
1097         && !value_is_mate(beta)
1098         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1099     {
1100         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1101
1102         // Null move dynamic reduction based on depth
1103         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1104
1105         // Null move dynamic reduction based on value
1106         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1107             R++;
1108
1109         pos.do_null_move(st);
1110         (ss+1)->skipNullMove = true;
1111
1112         nullValue = depth-R*OnePly < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1113                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, ply+1);
1114         (ss+1)->skipNullMove = false;
1115         pos.undo_null_move();
1116
1117         if (nullValue >= beta)
1118         {
1119             // Do not return unproven mate scores
1120             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1121                 nullValue = beta;
1122
1123             if (depth < 6 * OnePly)
1124                 return nullValue;
1125
1126             // Do verification search at high depths
1127             ss->skipNullMove = true;
1128             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*OnePly, ply);
1129             ss->skipNullMove = false;
1130
1131             if (v >= beta)
1132                 return nullValue;
1133         }
1134         else
1135         {
1136             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1137             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1138             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1139             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1140             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1141             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1142             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1143                 mateThreat = true;
1144
1145             threatMove = (ss+1)->bestMove;
1146             if (   depth < ThreatDepth
1147                 && (ss-1)->reduction
1148                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
1149                 return beta - 1;
1150         }
1151     }
1152
1153     // Step 9. Internal iterative deepening
1154     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1155         &&  ttMove == MOVE_NONE
1156         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1157     {
1158         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1159
1160         ss->skipNullMove = true;
1161         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1162         ss->skipNullMove = false;
1163
1164         ttMove = ss->bestMove;
1165         tte = TT.retrieve(posKey);
1166     }
1167
1168     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1169     if (PvNode)
1170         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1171
1172     // Initialize a MovePicker object for the current position
1173     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1174     CheckInfo ci(pos);
1175     ss->bestMove = MOVE_NONE;
1176     singleEvasion = isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1177     singularExtensionNode =   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1178                            && tte
1179                            && tte->move()
1180                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1181                            && is_lower_bound(tte->type())
1182                            && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly;
1183
1184     // Step 10. Loop through moves
1185     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1186     while (   bestValue < beta
1187            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1188            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1189     {
1190       assert(move_is_ok(move));
1191
1192       if (move == excludedMove)
1193           continue;
1194
1195       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1196       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1197
1198       // Step 11. Decide the new search depth
1199       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1200
1201       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1202       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1203       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1204       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1205       if (   singularExtensionNode
1206           && move == tte->move()
1207           && ext < OnePly)
1208       {
1209           // Avoid to do an expensive singular extension search on nodes where
1210           // such search have already been done in the past, so assume the last
1211           // singular extension search result is still valid.
1212           if (  !PvNode
1213               && depth < SingularExtensionDepth[PvNode] + 5 * OnePly
1214               && (ttx = TT.retrieve(pos.get_exclusion_key())) != NULL)
1215           {
1216               if (is_upper_bound(ttx->type()))
1217                   ext = OnePly;
1218
1219               singularExtensionNode = false;
1220           }
1221
1222           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1223
1224           if (singularExtensionNode && abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1225           {
1226               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1227               ss->excludedMove = move;
1228               ss->skipNullMove = true;
1229               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1230               ss->skipNullMove = false;
1231               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1232               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1233               if (v < b)
1234                   ext = OnePly;
1235           }
1236       }
1237
1238       newDepth = depth - OnePly + ext;
1239
1240       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1241       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1242
1243       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1244       if (   !PvNode
1245           && !captureOrPromotion
1246           && !isCheck
1247           && !dangerous
1248           &&  move != ttMove
1249           && !move_is_castle(move))
1250       {
1251           // Move count based pruning
1252           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1253               && !(threatMove && connected_threat(pos, move, threatMove))
1254               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1255               continue;
1256
1257           // Value based pruning
1258           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly for predicted depth,
1259           // but fixing this made program slightly weaker.
1260           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1261           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1262                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1263
1264           if (futilityValueScaled < beta)
1265           {
1266               if (futilityValueScaled > bestValue)
1267                   bestValue = futilityValueScaled;
1268               continue;
1269           }
1270       }
1271
1272       // Step 13. Make the move
1273       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1274
1275       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1276       // The first move in list is the expected PV
1277       if (PvNode && moveCount == 1)
1278           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1279                                     : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1280       else
1281       {
1282           // Step 14. Reduced depth search
1283           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1284           bool doFullDepthSearch = true;
1285
1286           if (    depth >= 3 * OnePly
1287               && !captureOrPromotion
1288               && !dangerous
1289               && !move_is_castle(move)
1290               && !move_is_killer(move, ss))
1291           {
1292               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1293               if (ss->reduction)
1294               {
1295                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1296                   value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1297                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1298
1299                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1300               }
1301
1302               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1303               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1304               // if the move fails high again then go with full depth search.
1305               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1306               {
1307                   assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1308
1309                   ss->reduction = OnePly;
1310                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, ply+1);
1311                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1312               }
1313               ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1314           }
1315
1316           // Step 15. Full depth search
1317           if (doFullDepthSearch)
1318           {
1319               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1320                                         : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1321
1322               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1323               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1324               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1325               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1326                   value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1327                                             : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1328           }
1329       }
1330
1331       // Step 16. Undo move
1332       pos.undo_move(move);
1333
1334       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1335
1336       // Step 17. Check for new best move
1337       if (value > bestValue)
1338       {
1339           bestValue = value;
1340           if (value > alpha)
1341           {
1342               if (PvNode && value < beta) // We want always alpha < beta
1343                   alpha = value;
1344
1345               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1346                   ss->mateKiller = move;
1347
1348               ss->bestMove = move;
1349           }
1350       }
1351
1352       // Step 18. Check for split
1353       if (   depth >= MinimumSplitDepth
1354           && TM.active_threads() > 1
1355           && bestValue < beta
1356           && TM.available_thread_exists(threadID)
1357           && !AbortSearch
1358           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1359           && Iteration <= 99)
1360           TM.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1361                               threatMove, mateThreat, &moveCount, &mp, PvNode);
1362     }
1363
1364     // Step 19. Check for mate and stalemate
1365     // All legal moves have been searched and if there are
1366     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1367     // If one move was excluded return fail low score.
1368     if (!moveCount)
1369         return excludedMove ? oldAlpha : isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW;
1370
1371     // Step 20. Update tables
1372     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1373     // history counters, and killer moves.
1374     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1375         return bestValue;
1376
1377     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1378     move = (bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove);
1379     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), vt, depth, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1380
1381     // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1382     if (bestValue >= beta)
1383     {
1384         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1385         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1386         {
1387             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1388             update_killers(move, ss);
1389         }
1390     }
1391
1392     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1393
1394     return bestValue;
1395   }
1396
1397
1398   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1399   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1400   // less than OnePly).
1401
1402   template <NodeType PvNode>
1403   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1404
1405     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1406     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1407     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1408     assert(depth <= 0);
1409     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1410     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1411
1412     EvalInfo ei;
1413     StateInfo st;
1414     Move ttMove, move;
1415     Value bestValue, value, futilityValue, futilityBase;
1416     bool isCheck, deepChecks, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1417     const TTEntry* tte;
1418     Value oldAlpha = alpha;
1419
1420     TM.incrementNodeCounter(pos.thread());
1421     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1422
1423     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1424     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1425         return VALUE_DRAW;
1426
1427     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1428     // pruning, but only for move ordering.
1429     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1430     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1431
1432     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1433     {
1434         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1435         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1436     }
1437
1438     isCheck = pos.is_check();
1439
1440     // Evaluate the position statically
1441     if (isCheck)
1442     {
1443         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1444         ss->eval = VALUE_NONE;
1445         deepChecks = enoughMaterial = false;
1446     }
1447     else
1448     {
1449         if (tte)
1450         {
1451             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1452
1453             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1454             bestValue = tte->static_value();
1455         }
1456         else
1457             bestValue = evaluate(pos, ei);
1458
1459         ss->eval = bestValue;
1460         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1461
1462         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1463         if (bestValue >= beta)
1464         {
1465             if (!tte)
1466                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1467
1468             return bestValue;
1469         }
1470
1471         if (PvNode && bestValue > alpha)
1472             alpha = bestValue;
1473
1474         // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1475         deepChecks = (depth == -OnePly && bestValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1476
1477         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1478         futilityBase = bestValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1479         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1480     }
1481
1482     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1483     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1484     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1485     // and we are near beta) will be generated.
1486     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1487     CheckInfo ci(pos);
1488
1489     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1490     while (   alpha < beta
1491            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1492     {
1493       assert(move_is_ok(move));
1494
1495       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1496
1497       // Futility pruning
1498       if (   !PvNode
1499           && !isCheck
1500           && !moveIsCheck
1501           &&  move != ttMove
1502           &&  enoughMaterial
1503           && !move_is_promotion(move)
1504           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1505       {
1506           futilityValue =  futilityBase
1507                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1508                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1509
1510           if (futilityValue < alpha)
1511           {
1512               if (futilityValue > bestValue)
1513                   bestValue = futilityValue;
1514               continue;
1515           }
1516       }
1517
1518       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1519       evasionPrunable =   isCheck
1520                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1521                        && !pos.move_is_capture(move)
1522                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1523                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1524
1525       // Don't search moves with negative SEE values
1526       if (   !PvNode
1527           && (!isCheck || evasionPrunable)
1528           &&  move != ttMove
1529           && !move_is_promotion(move)
1530           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1531           continue;
1532
1533       // Update current move
1534       ss->currentMove = move;
1535
1536       // Make and search the move
1537       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1538       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1);
1539       pos.undo_move(move);
1540
1541       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1542
1543       // New best move?
1544       if (value > bestValue)
1545       {
1546           bestValue = value;
1547           if (value > alpha)
1548           {
1549               alpha = value;
1550               ss->bestMove = move;
1551           }
1552        }
1553     }
1554
1555     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1556     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1557     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1558         return value_mated_in(ply);
1559
1560     // Update transposition table
1561     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1562     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1563     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), vt, d, ss->bestMove, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1564
1565     // Update killers only for checking moves that fails high
1566     if (    bestValue >= beta
1567         && !pos.move_is_capture_or_promotion(ss->bestMove))
1568         update_killers(ss->bestMove, ss);
1569
1570     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1571
1572     return bestValue;
1573   }
1574
1575
1576   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1577   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1578   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1579   // table, done a null move search, and searched the first move before
1580   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1581   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1582   // care of after we return from the split point.
1583
1584   template <NodeType PvNode>
1585   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1586
1587     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1588     assert(TM.active_threads() > 1);
1589
1590     StateInfo st;
1591     Move move;
1592     Depth ext, newDepth;
1593     Value value;
1594     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1595     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1596     int moveCount;
1597     value = -VALUE_INFINITE;
1598
1599     Position pos(*sp->pos, threadID);
1600     CheckInfo ci(pos);
1601     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1602     isCheck = pos.is_check();
1603
1604     // Step 10. Loop through moves
1605     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1606     lock_grab(&(sp->lock));
1607
1608     while (    sp->bestValue < sp->beta
1609            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1610            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1611     {
1612       moveCount = ++sp->moveCount;
1613       lock_release(&(sp->lock));
1614
1615       assert(move_is_ok(move));
1616
1617       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1618       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1619
1620       // Step 11. Decide the new search depth
1621       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1622       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1623
1624       // Update current move
1625       ss->currentMove = move;
1626
1627       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1628       if (   !PvNode
1629           && !captureOrPromotion
1630           && !isCheck
1631           && !dangerous
1632           && !move_is_castle(move))
1633       {
1634           // Move count based pruning
1635           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1636               && !(sp->threatMove && connected_threat(pos, move, sp->threatMove))
1637               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1638           {
1639               lock_grab(&(sp->lock));
1640               continue;
1641           }
1642
1643           // Value based pruning
1644           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1645           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1646                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1647
1648           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1649           {
1650               lock_grab(&(sp->lock));
1651
1652               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1653                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1654               continue;
1655           }
1656       }
1657
1658       // Step 13. Make the move
1659       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1660
1661       // Step 14. Reduced search
1662       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1663       bool doFullDepthSearch = true;
1664
1665       if (   !captureOrPromotion
1666           && !dangerous
1667           && !move_is_castle(move)
1668           && !move_is_killer(move, ss))
1669       {
1670           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1671           if (ss->reduction)
1672           {
1673               Value localAlpha = sp->alpha;
1674               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1675               value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1676                                  : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, d, sp->ply+1);
1677
1678               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1679           }
1680
1681           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1682           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1683           // if the move fails high again then go with full depth search.
1684           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1685           {
1686               assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1687
1688               ss->reduction = OnePly;
1689               Value localAlpha = sp->alpha;
1690               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, sp->ply+1);
1691               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1692           }
1693           ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1694       }
1695
1696       // Step 15. Full depth search
1697       if (doFullDepthSearch)
1698       {
1699           Value localAlpha = sp->alpha;
1700           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1701                                     : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1);
1702
1703           // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1704           // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1705           // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1706           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1707               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, Depth(0), sp->ply+1)
1708                                         : - search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1);
1709       }
1710
1711       // Step 16. Undo move
1712       pos.undo_move(move);
1713
1714       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1715
1716       // Step 17. Check for new best move
1717       lock_grab(&(sp->lock));
1718
1719       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1720       {
1721           sp->bestValue = value;
1722
1723           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1724           {
1725               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1726                   sp->stopRequest = true;
1727
1728               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1729                   sp->alpha = value;
1730
1731               sp->parentSstack->bestMove = ss->bestMove = move;
1732           }
1733       }
1734     }
1735
1736     /* Here we have the lock still grabbed */
1737
1738     sp->slaves[threadID] = 0;
1739
1740     lock_release(&(sp->lock));
1741   }
1742
1743
1744   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1745   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1746   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1747   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1748   // second move is assumed to be a move from the current position.
1749
1750   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1751
1752     Square f1, t1, f2, t2;
1753     Piece p;
1754
1755     assert(move_is_ok(m1));
1756     assert(move_is_ok(m2));
1757
1758     if (m2 == MOVE_NONE)
1759         return false;
1760
1761     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1762     f2 = move_from(m2);
1763     t1 = move_to(m1);
1764     if (f2 == t1)
1765         return true;
1766
1767     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1768     t2 = move_to(m2);
1769     f1 = move_from(m1);
1770     if (t2 == f1)
1771         return true;
1772
1773     // Case 3: Moving through the vacated square
1774     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1775         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1776       return true;
1777
1778     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1779     p = pos.piece_on(t1);
1780     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1781         return true;
1782
1783     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1784     if (    piece_is_slider(p)
1785         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1786         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1787     {
1788         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1789         // move is the opposite of the checking piece.
1790         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1791         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1792
1793         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1794             return true;
1795     }
1796     return false;
1797   }
1798
1799
1800   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one eventually
1801   // compensated for the ply.
1802
1803   bool value_is_mate(Value value) {
1804
1805     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1806
1807     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1808           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1809   }
1810
1811
1812   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1813   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1814   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1815
1816   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1817
1818     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1819       return v + ply;
1820
1821     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1822       return v - ply;
1823
1824     return v;
1825   }
1826
1827
1828   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1829   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1830
1831   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1832
1833     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1834       return v - ply;
1835
1836     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1837       return v + ply;
1838
1839     return v;
1840   }
1841
1842
1843   // move_is_killer() checks if the given move is among the killer moves
1844
1845   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1846
1847       if (ss->killers[0] == m || ss->killers[1] == m)
1848           return true;
1849
1850       return false;
1851   }
1852
1853
1854   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1855   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1856   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1857   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1858   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1859   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1860   template <NodeType PvNode>
1861   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1862                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1863
1864     assert(m != MOVE_NONE);
1865
1866     Depth result = Depth(0);
1867     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1868
1869     if (*dangerous)
1870     {
1871         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1872             result += CheckExtension[PvNode];
1873
1874         if (singleEvasion)
1875             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1876
1877         if (mateThreat)
1878             result += MateThreatExtension[PvNode];
1879     }
1880
1881     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1882     {
1883         Color c = pos.side_to_move();
1884         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1885         {
1886             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1887             *dangerous = true;
1888         }
1889         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1890         {
1891             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1892             *dangerous = true;
1893         }
1894     }
1895
1896     if (   captureOrPromotion
1897         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1898         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1899             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1900         && !move_is_promotion(m)
1901         && !move_is_ep(m))
1902     {
1903         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1904         *dangerous = true;
1905     }
1906
1907     if (   PvNode
1908         && captureOrPromotion
1909         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1910         && pos.see_sign(m) >= 0)
1911     {
1912         result += OnePly/2;
1913         *dangerous = true;
1914     }
1915
1916     return Min(result, OnePly);
1917   }
1918
1919
1920   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1921   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1922
1923   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1924
1925     assert(move_is_ok(m));
1926     assert(threat && move_is_ok(threat));
1927     assert(!pos.move_is_check(m));
1928     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1929     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1930
1931     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1932
1933     mfrom = move_from(m);
1934     mto = move_to(m);
1935     tfrom = move_from(threat);
1936     tto = move_to(threat);
1937
1938     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1939     if (mfrom == tto)
1940         return true;
1941
1942     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1943     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1944     if (   pos.move_is_capture(threat)
1945         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1946             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1947         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1948         return true;
1949
1950     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1951     // prune safe moves which block its ray.
1952     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1953         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1954         && pos.see_sign(m) >= 0)
1955         return true;
1956
1957     return false;
1958   }
1959
1960
1961   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1962   // can be used at a given point in search.
1963
1964   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1965
1966     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1967
1968     return   (   tte->depth() >= depth
1969               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
1970               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
1971
1972           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
1973               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
1974   }
1975
1976
1977   // refine_eval() returns the transposition table score if
1978   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1979
1980   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1981
1982       assert(tte);
1983
1984       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1985
1986       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
1987           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
1988           return v;
1989
1990       return defaultEval;
1991   }
1992
1993
1994   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1995   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1996
1997   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1998                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1999
2000     Move m;
2001
2002     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2003
2004     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2005     {
2006         m = movesSearched[i];
2007
2008         assert(m != move);
2009
2010         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2011             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2012     }
2013   }
2014
2015
2016   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2017   // among the killer moves of that ply.
2018
2019   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2020
2021     if (m == ss->killers[0])
2022         return;
2023
2024     ss->killers[1] = ss->killers[0];
2025     ss->killers[0] = m;
2026   }
2027
2028
2029   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2030   // the static position evaluation before and after the move.
2031
2032   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2033
2034     if (   m != MOVE_NULL
2035         && before != VALUE_NONE
2036         && after != VALUE_NONE
2037         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2038         && !move_is_special(m))
2039         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2040   }
2041
2042
2043   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2044   // since the beginning of the current search.
2045
2046   int current_search_time() {
2047
2048     return get_system_time() - SearchStartTime;
2049   }
2050
2051
2052   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI protocol
2053
2054   std::string value_to_uci(Value v) {
2055
2056     std::stringstream s;
2057
2058     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * OnePly)
2059       s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to pawn = 100
2060     else
2061       s << "mate " << (v > 0 ? (VALUE_MATE - v + 1) / 2 : -(VALUE_MATE + v) / 2 );
2062
2063     return s.str();
2064   }
2065
2066   // nps() computes the current nodes/second count.
2067
2068   int nps() {
2069
2070     int t = current_search_time();
2071     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2072   }
2073
2074
2075   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2076   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2077   // search.
2078
2079   void poll() {
2080
2081     static int lastInfoTime;
2082     int t = current_search_time();
2083
2084     //  Poll for input
2085     if (Bioskey())
2086     {
2087         // We are line oriented, don't read single chars
2088         std::string command;
2089
2090         if (!std::getline(std::cin, command))
2091             command = "quit";
2092
2093         if (command == "quit")
2094         {
2095             AbortSearch = true;
2096             PonderSearch = false;
2097             Quit = true;
2098             return;
2099         }
2100         else if (command == "stop")
2101         {
2102             AbortSearch = true;
2103             PonderSearch = false;
2104         }
2105         else if (command == "ponderhit")
2106             ponderhit();
2107     }
2108
2109     // Print search information
2110     if (t < 1000)
2111         lastInfoTime = 0;
2112
2113     else if (lastInfoTime > t)
2114         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2115         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2116         lastInfoTime = 0;
2117
2118     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2119     {
2120         lastInfoTime = t;
2121
2122         if (dbg_show_mean)
2123             dbg_print_mean();
2124
2125         if (dbg_show_hit_rate)
2126             dbg_print_hit_rate();
2127
2128         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2129              << " time " << t << endl;
2130     }
2131
2132     // Should we stop the search?
2133     if (PonderSearch)
2134         return;
2135
2136     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2137                            && !AspirationFailLow
2138                            &&  t > TimeMgr.available_time();
2139
2140     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximumSearchTime
2141                      || stillAtFirstMove;
2142
2143     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2144         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2145         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2146         AbortSearch = true;
2147   }
2148
2149
2150   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2151   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2152   // it correctly predicted the opponent's move.
2153
2154   void ponderhit() {
2155
2156     int t = current_search_time();
2157     PonderSearch = false;
2158
2159     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2160                            && !AspirationFailLow
2161                            &&  t > TimeMgr.available_time();
2162
2163     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximumSearchTime
2164                      || stillAtFirstMove;
2165
2166     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2167         AbortSearch = true;
2168   }
2169
2170
2171   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2172   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2173
2174   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2175
2176     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2177     {
2178         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2179         ss->skipNullMove = false;
2180         ss->reduction = Depth(0);
2181
2182         if (i < 3)
2183             ss->killers[0] = ss->killers[1] = ss->mateKiller = MOVE_NONE;
2184     }
2185   }
2186
2187
2188   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2189   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2190   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2191   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2192   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2193   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2194
2195   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2196
2197     std::string command;
2198
2199     while (true)
2200     {
2201         if (!std::getline(std::cin, command))
2202             command = "quit";
2203
2204         if (command == "quit")
2205         {
2206             Quit = true;
2207             break;
2208         }
2209         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2210             break;
2211     }
2212   }
2213
2214
2215   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2216   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2217
2218   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2219
2220     cout << "info depth " << Iteration
2221          << " score "     << value_to_uci(value)
2222          << (value >= beta ? " lowerbound" : value <= alpha ? " upperbound" : "")
2223          << " time "  << current_search_time()
2224          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2225          << " nps "   << nps()
2226          << " pv ";
2227
2228     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2229         cout << *m << " ";
2230
2231     cout << endl;
2232
2233     if (UseLogFile)
2234     {
2235         ValueType t = value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2236                       value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2237
2238         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2239                              TM.nodes_searched(), value, t, pv) << endl;
2240     }
2241   }
2242
2243
2244   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2245   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2246   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2247
2248   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]) {
2249
2250     StateInfo st;
2251     TTEntry* tte;
2252     Position p(pos, pos.thread());
2253     EvalInfo ei;
2254     Value v;
2255
2256     for (int i = 0; pv[i] != MOVE_NONE; i++)
2257     {
2258         tte = TT.retrieve(p.get_key());
2259         if (!tte || tte->move() != pv[i])
2260         {
2261             v = (p.is_check() ? VALUE_NONE : evaluate(p, ei));
2262             TT.store(p.get_key(), VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[i], v, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
2263         }
2264         p.do_move(pv[i], st);
2265     }
2266   }
2267
2268
2269   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2270   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2271   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2272   // long PV to print that is important for position analysis.
2273
2274   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]) {
2275
2276     StateInfo st;
2277     TTEntry* tte;
2278     Position p(pos, pos.thread());
2279     int ply = 0;
2280
2281     assert(bestMove != MOVE_NONE);
2282
2283     pv[ply] = bestMove;
2284     p.do_move(pv[ply++], st);
2285
2286     while (   (tte = TT.retrieve(p.get_key())) != NULL
2287            && tte->move() != MOVE_NONE
2288            && move_is_legal(p, tte->move())
2289            && ply < PLY_MAX
2290            && (!p.is_draw() || ply < 2))
2291     {
2292         pv[ply] = tte->move();
2293         p.do_move(pv[ply++], st);
2294     }
2295     pv[ply] = MOVE_NONE;
2296   }
2297
2298
2299   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2300   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2301   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2302   // threads and one for Windows threads.
2303
2304 #if !defined(_MSC_VER)
2305
2306   void* init_thread(void *threadID) {
2307
2308     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2309     return NULL;
2310   }
2311
2312 #else
2313
2314   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2315
2316     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2317     return 0;
2318   }
2319
2320 #endif
2321
2322
2323   /// The ThreadsManager class
2324
2325   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2326   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2327   // counters used to sort the moves at root.
2328
2329   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2330
2331     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2332         threads[i].nodes = 0ULL;
2333   }
2334
2335   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2336
2337     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2338         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2339   }
2340
2341   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2342
2343     int64_t result = 0ULL;
2344     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2345         result += threads[i].nodes;
2346
2347     return result;
2348   }
2349
2350   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2351
2352     our = their = 0UL;
2353     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2354     {
2355         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2356         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2357     }
2358   }
2359
2360
2361   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2362   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2363   // object for which the current thread is the master.
2364
2365   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2366
2367     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2368
2369     while (true)
2370     {
2371         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2372         // master should exit as last one.
2373         if (AllThreadsShouldExit)
2374         {
2375             assert(!sp);
2376             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2377             return;
2378         }
2379
2380         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2381         // instead of wasting CPU time polling for work.
2382         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2383         {
2384             assert(!sp);
2385             assert(threadID != 0);
2386             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2387
2388 #if !defined(_MSC_VER)
2389             lock_grab(&WaitLock);
2390             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2391                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2392             lock_release(&WaitLock);
2393 #else
2394             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2395 #endif
2396         }
2397
2398         // If thread has just woken up, mark it as available
2399         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2400             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2401
2402         // If this thread has been assigned work, launch a search
2403         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2404         {
2405             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2406
2407             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2408
2409             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2410                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2411             else
2412                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2413
2414             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2415
2416             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2417         }
2418
2419         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2420         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2421         int i = 0;
2422         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2423
2424         if (i == ActiveThreads)
2425         {
2426             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2427             // be sure sp->lock has been released before to return.
2428             lock_grab(&(sp->lock));
2429             lock_release(&(sp->lock));
2430
2431             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2432
2433             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2434             return;
2435         }
2436     }
2437   }
2438
2439
2440   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2441   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2442   // objects.
2443
2444   void ThreadsManager::init_threads() {
2445
2446     volatile int i;
2447     bool ok;
2448
2449 #if !defined(_MSC_VER)
2450     pthread_t pthread[1];
2451 #endif
2452
2453     // Initialize global locks
2454     lock_init(&MPLock);
2455     lock_init(&WaitLock);
2456
2457 #if !defined(_MSC_VER)
2458     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2459 #else
2460     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2461         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2462 #endif
2463
2464     // Initialize splitPoints[] locks
2465     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2466         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2467             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2468
2469     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2470     AllThreadsShouldExit = false;
2471
2472     // Threads will be put to sleep as soon as created
2473     AllThreadsShouldSleep = true;
2474
2475     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2476     ActiveThreads = 1;
2477     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2478     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2479         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2480
2481     // Launch the helper threads
2482     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2483     {
2484
2485 #if !defined(_MSC_VER)
2486         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2487 #else
2488         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2489 #endif
2490
2491         if (!ok)
2492         {
2493             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2494             Application::exit_with_failure();
2495         }
2496
2497         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2498         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2499     }
2500   }
2501
2502
2503   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2504   // helper threads exit cleanly.
2505
2506   void ThreadsManager::exit_threads() {
2507
2508     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2509     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2510     wake_sleeping_threads();
2511
2512     // This makes the threads to exit idle_loop()
2513     AllThreadsShouldExit = true;
2514
2515     // Wait for thread termination
2516     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2517         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2518
2519     // Now we can safely destroy the locks
2520     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2521         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2522             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2523
2524     lock_destroy(&WaitLock);
2525     lock_destroy(&MPLock);
2526   }
2527
2528
2529   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2530   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2531   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2532
2533   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2534
2535     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2536
2537     SplitPoint* sp;
2538
2539     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2540     return sp != NULL;
2541   }
2542
2543
2544   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2545   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2546   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2547   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2548   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2549   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2550   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2551
2552   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2553
2554     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2555     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2556     assert(ActiveThreads > 1);
2557
2558     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2559         return false;
2560
2561     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2562     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2563
2564     if (localActiveSplitPoints == 0)
2565         // No active split points means that the thread is available as
2566         // a slave for any other thread.
2567         return true;
2568
2569     if (ActiveThreads == 2)
2570         return true;
2571
2572     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2573     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2574     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2575     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2576         return true;
2577
2578     return false;
2579   }
2580
2581
2582   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2583   // a slave for the thread with threadID "master".
2584
2585   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2586
2587     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2588     assert(ActiveThreads > 1);
2589
2590     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2591         if (thread_is_available(i, master))
2592             return true;
2593
2594     return false;
2595   }
2596
2597
2598   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2599   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2600   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2601   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2602   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2603   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2604   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2605   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2606   // split() returns.
2607
2608   template <bool Fake>
2609   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2610                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, Move threatMove,
2611                              bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2612     assert(p.is_ok());
2613     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2614     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2615     assert(*bestValue <= *alpha);
2616     assert(*alpha < beta);
2617     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2618     assert(depth > Depth(0));
2619     assert(p.thread() >= 0 && p.thread() < ActiveThreads);
2620     assert(ActiveThreads > 1);
2621
2622     int i, master = p.thread();
2623     Thread& masterThread = threads[master];
2624
2625     lock_grab(&MPLock);
2626
2627     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2628     // active split points, don't split.
2629     if (   !available_thread_exists(master)
2630         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2631     {
2632         lock_release(&MPLock);
2633         return;
2634     }
2635
2636     // Pick the next available split point object from the split point stack
2637     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2638
2639     // Initialize the split point object
2640     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2641     splitPoint.stopRequest = false;
2642     splitPoint.ply = ply;
2643     splitPoint.depth = depth;
2644     splitPoint.threatMove = threatMove;
2645     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2646     splitPoint.alpha = *alpha;
2647     splitPoint.beta = beta;
2648     splitPoint.pvNode = pvNode;
2649     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2650     splitPoint.mp = mp;
2651     splitPoint.moveCount = *moveCount;
2652     splitPoint.pos = &p;
2653     splitPoint.parentSstack = ss;
2654     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2655         splitPoint.slaves[i] = 0;
2656
2657     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2658
2659     // If we are here it means we are not available
2660     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2661
2662     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2663
2664     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2665     for (i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2666         if (thread_is_available(i, master))
2667         {
2668             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2669             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2670             splitPoint.slaves[i] = 1;
2671             workersCnt++;
2672         }
2673
2674     assert(Fake || workersCnt > 1);
2675
2676     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2677     lock_release(&MPLock);
2678
2679     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2680     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2681     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2682         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2683         {
2684             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2685
2686             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2687
2688             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2689         }
2690
2691     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2692     // which it will instantly launch a search, because its state is
2693     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2694     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2695     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2696     idle_loop(master, &splitPoint);
2697
2698     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2699     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2700     lock_grab(&MPLock);
2701
2702     *alpha = splitPoint.alpha;
2703     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2704     masterThread.activeSplitPoints--;
2705     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2706
2707     lock_release(&MPLock);
2708   }
2709
2710
2711   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2712   // to start a new search from the root.
2713
2714   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2715
2716     assert(AllThreadsShouldSleep);
2717     assert(ActiveThreads > 0);
2718
2719     AllThreadsShouldSleep = false;
2720
2721     if (ActiveThreads == 1)
2722         return;
2723
2724 #if !defined(_MSC_VER)
2725     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2726     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2727     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2728 #else
2729     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2730         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2731 #endif
2732
2733   }
2734
2735
2736   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2737   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2738   // finished the job and should be idle.
2739
2740   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2741
2742     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2743
2744     // This makes the threads to go to sleep
2745     AllThreadsShouldSleep = true;
2746   }
2747
2748   /// The RootMoveList class
2749
2750   // RootMoveList c'tor
2751
2752   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2753
2754     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2755     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2756     StateInfo st;
2757     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2758
2759     // Initialize search stack
2760     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2761     ss[0].currentMove = ss[0].bestMove = MOVE_NONE;
2762     ss[0].eval = VALUE_NONE;
2763
2764     // Generate all legal moves
2765     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2766
2767     // Add each move to the moves[] array
2768     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2769     {
2770         bool includeMove = includeAllMoves;
2771
2772         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2773             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2774
2775         if (!includeMove)
2776             continue;
2777
2778         // Find a quick score for the move
2779         pos.do_move(cur->move, st);
2780         ss[0].currentMove = cur->move;
2781         moves[count].move = cur->move;
2782         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1);
2783         moves[count].pv[0] = cur->move;
2784         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2785         pos.undo_move(cur->move);
2786         count++;
2787     }
2788     sort();
2789   }
2790
2791
2792   // RootMoveList simple methods definitions
2793
2794   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2795
2796     moves[moveNum].nodes = nodes;
2797     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2798   }
2799
2800   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2801
2802     moves[moveNum].ourBeta = our;
2803     moves[moveNum].theirBeta = their;
2804   }
2805
2806   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2807
2808     int j;
2809
2810     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2811         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2812
2813     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2814   }
2815
2816
2817   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2818   // iteration.
2819
2820   void RootMoveList::sort() {
2821
2822     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2823   }
2824
2825
2826   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2827   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2828   // correctly in MultiPV mode.
2829
2830   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2831
2832     int i,j;
2833
2834     for (i = 1; i <= n; i++)
2835     {
2836         RootMove rm = moves[i];
2837         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2838             moves[j] = moves[j - 1];
2839
2840         moves[j] = rm;
2841     }
2842   }
2843
2844 } // namspace