fcadc9228992155d11eb9f4729014442d3424cb8
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45 using std::cout;
46 using std::endl;
47
48 ////
49 //// Local definitions
50 ////
51
52 namespace {
53
54   /// Types
55
56
57   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
58   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
59   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
60   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
61
62   class ThreadsManager {
63     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
64        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
65        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
66     */
67   public:
68     void init_threads();
69     void exit_threads();
70
71     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
72     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
73     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
74     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
75
76     void resetNodeCounters();
77     void resetBetaCounters();
78     int64_t nodes_searched() const;
79     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
80     bool available_thread_exists(int master) const;
81     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
82     bool thread_should_stop(int threadID) const;
83     void wake_sleeping_threads();
84     void put_threads_to_sleep();
85     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp);
86     bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
87                Depth depth, bool mateThreat, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode);
88
89   private:
90     friend void poll(SearchStack ss[], int ply);
91
92     int ActiveThreads;
93     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
94     Thread threads[MAX_THREADS];
95     SplitPoint SplitPointStack[MAX_THREADS][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
96
97     Lock MPLock, WaitLock;
98
99 #if !defined(_MSC_VER)
100     pthread_cond_t WaitCond;
101 #else
102     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
103 #endif
104
105   };
106
107
108   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
109   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
110   // in the case of moves which fail low).
111
112   struct RootMove {
113
114     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
115
116     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
117     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
118     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
119     // have equal score but m1 has the higher node count.
120     bool operator<(const RootMove& m) const {
121
122         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
123     }
124
125     Move move;
126     Value score;
127     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
128     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
129   };
130
131
132   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
133   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
134
135   class RootMoveList {
136
137   public:
138     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
139
140     int move_count() const { return count; }
141     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
142     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
143     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
144     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
145     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
146
147     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
148     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
149     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
150     void sort();
151     void sort_multipv(int n);
152
153   private:
154     static const int MaxRootMoves = 500;
155     RootMove moves[MaxRootMoves];
156     int count;
157   };
158
159
160   /// Adjustments
161
162   // Step 6. Razoring
163
164   // Maximum depth for razoring
165   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
166
167   // Dynamic razoring margin based on depth
168   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
169
170   // Step 8. Null move search with verification search
171
172   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
173   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
174   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
175
176   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
177   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
178
179   // Step 9. Internal iterative deepening
180
181   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
182   const Depth IIDDepthAtPVNodes = 5 * OnePly;
183   const Depth IIDDepthAtNonPVNodes = 8 * OnePly;
184
185   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
186   // when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
187   const Value IIDMargin = Value(0x100);
188
189   // Step 11. Decide the new search depth
190
191   // Extensions. Configurable UCI options
192   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
193   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
194   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
195
196   // Minimum depth for use of singular extension
197   const Depth SingularExtensionDepthAtPVNodes = 6 * OnePly;
198   const Depth SingularExtensionDepthAtNonPVNodes = 8 * OnePly;
199
200   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
201   // remaining ones we will extend it.
202   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
203
204   // Step 12. Futility pruning
205
206   // Futility margin for quiescence search
207   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
208
209   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
210   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
211   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
212
213   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 0)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
214   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
215
216   // Step 14. Reduced search
217
218   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
219   int8_t    PVReductionMatrix[64][64]; // [depth][moveNumber]
220   int8_t NonPVReductionMatrix[64][64]; // [depth][moveNumber]
221
222   inline Depth    pv_reduction(Depth d, int mn) { return (Depth)    PVReductionMatrix[Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
223   inline Depth nonpv_reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) NonPVReductionMatrix[Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
224
225   // Common adjustments
226
227   // Search depth at iteration 1
228   const Depth InitialDepth = OnePly;
229
230   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
231   // better than the second best move.
232   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
233
234   // Last seconds noise filtering (LSN)
235   const bool UseLSNFiltering = true;
236   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
237   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
238   bool loseOnTime = false;
239
240
241   /// Global variables
242
243   // Iteration counter
244   int Iteration;
245
246   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
247   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
248   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
249
250   // Search window management
251   int AspirationDelta;
252
253   // MultiPV mode
254   int MultiPV;
255
256   // Time managment variables
257   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
258   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
259   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
260   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
261
262   // Show current line?
263   bool ShowCurrentLine;
264
265   // Log file
266   bool UseLogFile;
267   std::ofstream LogFile;
268
269   // Multi-threads related variables
270   Depth MinimumSplitDepth;
271   int MaxThreadsPerSplitPoint;
272   ThreadsManager TM;
273
274   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
275   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
276   int NodesSincePoll;
277   int NodesBetweenPolls = 30000;
278
279   // History table
280   History H;
281
282   /// Local functions
283
284   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
285   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
286   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
287   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove = MOVE_NONE);
288   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
289   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
290   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
291   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
292   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
293   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
294   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
295   bool value_is_mate(Value value);
296   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
297   Depth extension(const Position&, Move, bool, bool, bool, bool, bool, bool*);
298   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
299   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
300   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
301   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
302   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
303   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
304   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
305
306   int current_search_time();
307   int nps();
308   void poll(SearchStack ss[], int ply);
309   void ponderhit();
310   void wait_for_stop_or_ponderhit();
311   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
312   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value);
313
314 #if !defined(_MSC_VER)
315   void *init_thread(void *threadID);
316 #else
317   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
318 #endif
319
320 }
321
322
323 ////
324 //// Functions
325 ////
326
327 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
328 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
329
330 void init_threads() { TM.init_threads(); }
331 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
332 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
333
334
335 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
336 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
337
338 int perft(Position& pos, Depth depth)
339 {
340     StateInfo st;
341     Move move;
342     int sum = 0;
343     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
344
345     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
346     // the moves, just to count them.
347     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
348     {
349         while (mp.get_next_move()) sum++;
350         return sum;
351     }
352
353     // Loop through all legal moves
354     CheckInfo ci(pos);
355     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
356     {
357         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
358         sum += perft(pos, depth - OnePly);
359         pos.undo_move(move);
360     }
361     return sum;
362 }
363
364
365 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
366 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
367 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
368 /// when a quit command is received during the search.
369
370 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
371            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
372            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
373
374   // Initialize global search variables
375   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
376   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
377   NodesSincePoll = 0;
378   TM.resetNodeCounters();
379   SearchStartTime = get_system_time();
380   ExactMaxTime = maxTime;
381   MaxDepth = maxDepth;
382   MaxNodes = maxNodes;
383   InfiniteSearch = infinite;
384   PonderSearch = ponder;
385   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
386
387   // Look for a book move, only during games, not tests
388   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
389   {
390       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
391           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
392
393       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
394       if (bookMove != MOVE_NONE)
395       {
396           if (PonderSearch)
397               wait_for_stop_or_ponderhit();
398
399           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
400           return true;
401       }
402   }
403
404   // Reset loseOnTime flag at the beginning of a new game
405   if (button_was_pressed("New Game"))
406       loseOnTime = false;
407
408   // Read UCI option values
409   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
410   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
411       TT.clear();
412
413   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
414   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
415   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
416   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
417   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
418   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
419   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
420   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
421   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
422   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
423   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
424   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
425
426   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
427   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
428   ShowCurrentLine         = get_option_value_bool("UCI_ShowCurrLine");
429   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
430   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
431   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
432
433   if (UseLogFile)
434       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
435
436   read_weights(pos.side_to_move());
437
438   // Set the number of active threads
439   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
440   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
441   {
442       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
443       init_eval(TM.active_threads());
444       // HACK: init_eval() destroys the static castleRightsMask[] array in the
445       // Position class. The below line repairs the damage.
446       Position p(pos.to_fen());
447       assert(pos.is_ok());
448   }
449
450   // Wake up sleeping threads
451   TM.wake_sleeping_threads();
452
453   // Set thinking time
454   int myTime = time[side_to_move];
455   int myIncrement = increment[side_to_move];
456   if (UseTimeManagement)
457   {
458       if (!movesToGo) // Sudden death time control
459       {
460           if (myIncrement)
461           {
462               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
463               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
464           }
465           else // Blitz game without increment
466           {
467               MaxSearchTime = myTime / 30;
468               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
469           }
470       }
471       else // (x moves) / (y minutes)
472       {
473           if (movesToGo == 1)
474           {
475               MaxSearchTime = myTime / 2;
476               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
477           }
478           else
479           {
480               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
481               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
482           }
483       }
484
485       if (get_option_value_bool("Ponder"))
486       {
487           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
488           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
489       }
490   }
491
492   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
493   // heavy time pressure.
494   if (MaxNodes)
495       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
496   else if (myTime && myTime < 1000)
497       NodesBetweenPolls = 1000;
498   else if (myTime && myTime < 5000)
499       NodesBetweenPolls = 5000;
500   else
501       NodesBetweenPolls = 30000;
502
503   // Write search information to log file
504   if (UseLogFile)
505       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
506               << "infinite: "  << infinite
507               << " ponder: "   << ponder
508               << " time: "     << myTime
509               << " increment: " << myIncrement
510               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
511
512   // LSN filtering. Used only for developing purposes, disabled by default
513   if (   UseLSNFiltering
514       && loseOnTime)
515   {
516       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
517        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
518            /* wait here */;
519   }
520
521   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
522   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
523
524   if (UseLSNFiltering)
525   {
526       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
527       // decide to lose on time.
528       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
529           && myTime < LSNTime
530           && myIncrement == 0
531           && movesToGo == 0
532           && v < -LSNValue)
533       {
534           loseOnTime = true;
535       }
536       else if (loseOnTime)
537       {
538           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
539           loseOnTime = false;
540       }
541   }
542
543   if (UseLogFile)
544       LogFile.close();
545
546   TM.put_threads_to_sleep();
547
548   return !Quit;
549 }
550
551
552 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
553
554 void init_search() {
555
556   // Init our reduction lookup tables
557   for (int i = 1; i < 64; i++) // i == depth (OnePly = 1)
558       for (int j = 1; j < 64; j++) // j == moveNumber
559       {
560           double    pvRed = 0.5 + log(double(i)) * log(double(j)) / 6.0;
561           double nonPVRed = 0.5 + log(double(i)) * log(double(j)) / 3.0;
562           PVReductionMatrix[i][j]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
563           NonPVReductionMatrix[i][j] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
564       }
565
566   // Init futility margins array
567   for (int i = 0; i < 16; i++) // i == depth (OnePly = 2)
568       for (int j = 0; j < 64; j++) // j == moveNumber
569       {
570           // FIXME: test using log instead of BSR
571           FutilityMarginsMatrix[i][j] = (i < 2 ? 0 : 112 * bitScanReverse32(i * i / 2)) - 8 * j;
572       }
573
574   // Init futility move count array
575   for (int i = 0; i < 32; i++) // i == depth (OnePly = 2)
576       FutilityMoveCountArray[i] = 3 + (1 << (3 * i / 8));
577 }
578
579
580 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
581 // new search from the root.
582 void SearchStack::init(int ply) {
583
584   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
585   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
586   reduction = Depth(0);
587   eval = VALUE_NONE;
588 }
589
590 void SearchStack::initKillers() {
591
592   mateKiller = MOVE_NONE;
593   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
594       killers[i] = MOVE_NONE;
595 }
596
597 namespace {
598
599   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
600   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
601   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
602   // reached.
603
604   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
605
606     Position p(pos);
607     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
608     Move EasyMove = MOVE_NONE;
609     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
610
611     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
612     RootMoveList rml(p, searchMoves);
613
614     // Handle special case of searching on a mate/stale position
615     if (rml.move_count() == 0)
616     {
617         if (PonderSearch)
618             wait_for_stop_or_ponderhit();
619
620         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
621     }
622
623     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
624     // so to output information also for iteration 1.
625     cout << "info depth " << 1
626          << "\ninfo depth " << 1
627          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
628          << " time " << current_search_time()
629          << " nodes " << TM.nodes_searched()
630          << " nps " << nps()
631          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
632
633     // Initialize
634     TT.new_search();
635     H.clear();
636     init_ss_array(ss);
637     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
638     Iteration = 1;
639
640     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
641     if (   rml.move_count() == 1
642         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
643         EasyMove = rml.get_move(0);
644
645     // Iterative deepening loop
646     while (Iteration < PLY_MAX)
647     {
648         // Initialize iteration
649         Iteration++;
650         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
651
652         cout << "info depth " << Iteration << endl;
653
654         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
655         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
656         {
657             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
658             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
659
660             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
661             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
662
663             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
664             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
665         }
666
667         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
668         value = root_search(p, ss, rml, &alpha, &beta);
669
670         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
671         // been overwritten during the search.
672         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
673
674         if (AbortSearch)
675             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
676
677         //Save info about search result
678         ValueByIteration[Iteration] = value;
679
680         // Drop the easy move if differs from the new best move
681         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
682             EasyMove = MOVE_NONE;
683
684         if (UseTimeManagement)
685         {
686             // Time to stop?
687             bool stopSearch = false;
688
689             // Stop search early if there is only a single legal move,
690             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
691             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
692                 stopSearch = true;
693
694             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
695             if (  Iteration >= 6
696                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
697                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
698                 stopSearch = true;
699
700             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
701             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
702             if (   Iteration >= 8
703                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
704                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
705                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
706                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
707                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
708                 stopSearch = true;
709
710             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
711             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
712                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
713                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
714
715             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
716             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
717             // move at the next iteration anyway.
718             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
719                 stopSearch = true;
720
721             if (stopSearch)
722             {
723                 if (PonderSearch)
724                     StopOnPonderhit = true;
725                 else
726                     break;
727             }
728         }
729
730         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
731             break;
732     }
733
734     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
735     // best move before we are told to do so.
736     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
737         wait_for_stop_or_ponderhit();
738     else
739         // Print final search statistics
740         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
741              << " nps " << nps()
742              << " time " << current_search_time()
743              << " hashfull " << TT.full() << endl;
744
745     // Print the best move and the ponder move to the standard output
746     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
747     {
748         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
749         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
750     }
751
752     assert(ss[0].pv[0] != MOVE_NONE);
753
754     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
755
756     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
757         cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
758
759     cout << endl;
760
761     if (UseLogFile)
762     {
763         if (dbg_show_mean)
764             dbg_print_mean(LogFile);
765
766         if (dbg_show_hit_rate)
767             dbg_print_hit_rate(LogFile);
768
769         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
770                 << "\nNodes/second: " << nps()
771                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]);
772
773         StateInfo st;
774         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
775         LogFile << "\nPonder move: "
776                 << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
777                 << endl;
778     }
779     return rml.get_move_score(0);
780   }
781
782
783   // root_search() is the function which searches the root node. It is
784   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
785   // scheme, prints some information to the standard output and handles
786   // the fail low/high loops.
787
788   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
789
790     EvalInfo ei;
791     StateInfo st;
792     CheckInfo ci(pos);
793     int64_t nodes;
794     Move move;
795     Depth depth, ext, newDepth;
796     Value value, alpha, beta;
797     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
798     int researchCountFH, researchCountFL;
799
800     researchCountFH = researchCountFL = 0;
801     alpha = *alphaPtr;
802     beta = *betaPtr;
803     isCheck = pos.is_check();
804
805     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, but I can see no good reason for this, FIXME)
806     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root, because we do not initialize root node)
807     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
808     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
809
810     // Step 5. Evaluate the position statically
811     // At root we do this only to get reference value for child nodes
812     if (!isCheck)
813         ss[0].eval = evaluate(pos, ei, 0);
814     else
815         ss[0].eval = VALUE_NONE; // HACK because we do not initialize root node
816
817     // Step 6. Razoring (omitted at root)
818     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
819     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
820     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
821
822     // Step extra. Fail low loop
823     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
824     // with bigger window until we are not failing low anymore.
825     while (1)
826     {
827         // Sort the moves before to (re)search
828         rml.sort();
829
830         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
831         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
832         {
833             // This is used by time management
834             FirstRootMove = (i == 0);
835
836             // Save the current node count before the move is searched
837             nodes = TM.nodes_searched();
838
839             // Reset beta cut-off counters
840             TM.resetBetaCounters();
841
842             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
843             // the standard output.
844             move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
845
846             if (current_search_time() >= 1000)
847                 cout << "info currmove " << move
848                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
849
850             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
851             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
852
853             // Step 11. Decide the new search depth
854             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
855             ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
856             newDepth = depth + ext;
857
858             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
859
860             // Step extra. Fail high loop
861             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
862             // high anymore.
863             value = - VALUE_INFINITE;
864
865             while (1)
866             {
867                 // Step 13. Make the move
868                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
869
870                 // Step extra. pv search
871                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
872                 // and for fail high research (value > alpha)
873                 if (i < MultiPV || value > alpha)
874                 {
875                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
876                     if (MultiPV > 1)
877                         alpha = -VALUE_INFINITE;
878
879                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
880                     value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
881                 }
882                 else
883                 {
884                     // Step 14. Reduced search
885                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
886                     bool doFullDepthSearch = true;
887
888                     if (    depth >= 3 * OnePly
889                         && !dangerous
890                         && !captureOrPromotion
891                         && !move_is_castle(move))
892                     {
893                         ss[0].reduction = pv_reduction(depth, i - MultiPV + 2);
894                         if (ss[0].reduction)
895                         {
896                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
897                             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[0].reduction, 1, true, 0);
898                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
899                         }
900                     }
901
902                     // Step 15. Full depth search
903                     if (doFullDepthSearch)
904                     {
905                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
906                         ss[0].reduction = Depth(0);
907                         value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
908
909                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
910                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
911                         if (value > alpha)
912                             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
913                     }
914                 }
915
916                 // Step 16. Undo move
917                 pos.undo_move(move);
918
919                 // Can we exit fail high loop ?
920                 if (AbortSearch || value < beta)
921                     break;
922
923                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
924                 // the score before research in case we run out of time while researching.
925                 rml.set_move_score(i, value);
926                 update_pv(ss, 0);
927                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
928                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
929
930                 // Print information to the standard output
931                 print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
932
933                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
934                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
935                 researchCountFH++;
936
937             } // End of fail high loop
938
939             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
940             // was aborted because the user interrupted the search or because we
941             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
942             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
943             // move and/or PV.
944             if (AbortSearch)
945                 break;
946
947             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
948             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
949             int64_t our, their;
950             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
951             rml.set_beta_counters(i, our, their);
952             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
953
954             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
955             assert(value < beta);
956
957             // Step 17. Check for new best move
958             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
959                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
960             else
961             {
962                 // PV move or new best move!
963
964                 // Update PV
965                 rml.set_move_score(i, value);
966                 update_pv(ss, 0);
967                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
968                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
969
970                 if (MultiPV == 1)
971                 {
972                     // We record how often the best move has been changed in each
973                     // iteration. This information is used for time managment: When
974                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
975                     if (i > 0)
976                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
977
978                     // Print information to the standard output
979                     print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
980
981                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
982                     if (value > alpha)
983                         alpha = value;
984                 }
985                 else // MultiPV > 1
986                 {
987                     rml.sort_multipv(i);
988                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
989                     {
990                         cout << "info multipv " << j + 1
991                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
992                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
993                              << " time " << current_search_time()
994                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
995                              << " nps " << nps()
996                              << " pv ";
997
998                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
999                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1000
1001                         cout << endl;
1002                     }
1003                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
1004                 }
1005             } // PV move or new best move
1006
1007             assert(alpha >= *alphaPtr);
1008
1009             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
1010
1011             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
1012                 StopOnPonderhit = false;
1013         }
1014
1015         // Can we exit fail low loop ?
1016         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
1017             break;
1018
1019         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1020         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
1021         researchCountFL++;
1022
1023     } // Fail low loop
1024
1025     // Sort the moves before to return
1026     rml.sort();
1027
1028     return alpha;
1029   }
1030
1031
1032   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1033
1034   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1035                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1036
1037     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1038     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1039     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1040     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1041
1042     Move movesSearched[256];
1043     EvalInfo ei;
1044     StateInfo st;
1045     const TTEntry* tte;
1046     Move ttMove, move;
1047     Depth ext, newDepth;
1048     Value bestValue, value, oldAlpha;
1049     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1050     bool mateThreat = false;
1051     int moveCount = 0;
1052     bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1053
1054     if (depth < OnePly)
1055         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1056
1057     // Step 1. Initialize node and poll
1058     // Polling can abort search.
1059     init_node(ss, ply, threadID);
1060
1061     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1062     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1063         return Value(0);
1064
1065     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1066         return VALUE_DRAW;
1067
1068     // Step 3. Mate distance pruning
1069     oldAlpha = alpha;
1070     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1071     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1072     if (alpha >= beta)
1073         return alpha;
1074
1075     // Step 4. Transposition table lookup
1076     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1077     // This is to avoid problems in the following areas:
1078     //
1079     // * Repetition draw detection
1080     // * Fifty move rule detection
1081     // * Searching for a mate
1082     // * Printing of full PV line
1083     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1084     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1085
1086     // Step 5. Evaluate the position statically
1087     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1088     isCheck = pos.is_check();
1089     if (!isCheck)
1090     {
1091         ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1092         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1093     }
1094
1095     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1096     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1097     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1098
1099     // Step 9. Internal iterative deepening
1100     if (   depth >= IIDDepthAtPVNodes
1101         && ttMove == MOVE_NONE)
1102     {
1103         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1104         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1105         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1106     }
1107
1108     // Step 10. Loop through moves
1109     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1110
1111     // Initialize a MovePicker object for the current position
1112     mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1113     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1114     CheckInfo ci(pos);
1115
1116     while (   alpha < beta
1117            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1118            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1119     {
1120       assert(move_is_ok(move));
1121
1122       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1123       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1124       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1125
1126       // Step 11. Decide the new search depth
1127       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1128
1129       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1130       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1131       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1132       if (   depth >= SingularExtensionDepthAtPVNodes
1133           && tte
1134           && move == tte->move()
1135           && ext < OnePly
1136           && is_lower_bound(tte->type())
1137           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1138       {
1139           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1140
1141           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1142           {
1143               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingularExtensionMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1144
1145               if (excValue < ttValue - SingularExtensionMargin)
1146                   ext = OnePly;
1147           }
1148       }
1149
1150       newDepth = depth - OnePly + ext;
1151
1152       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1153       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1154
1155       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1156
1157       // Step 13. Make the move
1158       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1159
1160       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1161       // The first move in list is the expected PV
1162       if (moveCount == 1)
1163           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1164       else
1165       {
1166         // Step 14. Reduced search
1167         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1168         bool doFullDepthSearch = true;
1169
1170         if (    depth >= 3 * OnePly
1171             && !dangerous
1172             && !captureOrPromotion
1173             && !move_is_castle(move)
1174             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1175         {
1176             ss[ply].reduction = pv_reduction(depth, moveCount);
1177             if (ss[ply].reduction)
1178             {
1179                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1180                 doFullDepthSearch = (value > alpha);
1181             }
1182         }
1183
1184         // Step 15. Full depth search
1185         if (doFullDepthSearch)
1186         {
1187             ss[ply].reduction = Depth(0);
1188             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1189
1190             // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1191             if (value > alpha && value < beta)
1192                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1193         }
1194       }
1195
1196       // Step 16. Undo move
1197       pos.undo_move(move);
1198
1199       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1200
1201       // Step 17. Check for new best move
1202       if (value > bestValue)
1203       {
1204           bestValue = value;
1205           if (value > alpha)
1206           {
1207               alpha = value;
1208               update_pv(ss, ply);
1209               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1210                   ss[ply].mateKiller = move;
1211           }
1212       }
1213
1214       // Step 18. Check for split
1215       if (   TM.active_threads() > 1
1216           && bestValue < beta
1217           && depth >= MinimumSplitDepth
1218           && Iteration <= 99
1219           && TM.available_thread_exists(threadID)
1220           && !AbortSearch
1221           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1222           && TM.split(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue,
1223                       depth, mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, true))
1224           break;
1225     }
1226
1227     // Step 19. Check for mate and stalemate
1228     // All legal moves have been searched and if there were
1229     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1230     if (moveCount == 0)
1231         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1232
1233     // Step 20. Update tables
1234     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1235     // history counters, and killer moves.
1236     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1237         return bestValue;
1238
1239     if (bestValue <= oldAlpha)
1240         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1241
1242     else if (bestValue >= beta)
1243     {
1244         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1245         move = ss[ply].pv[ply];
1246         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1247         {
1248             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1249             update_killers(move, ss[ply]);
1250         }
1251         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1252     }
1253     else
1254         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1255
1256     return bestValue;
1257   }
1258
1259
1260   // search() is the search function for zero-width nodes.
1261
1262   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1263                int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1264
1265     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1266     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1267     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1268
1269     Move movesSearched[256];
1270     EvalInfo ei;
1271     StateInfo st;
1272     const TTEntry* tte;
1273     Move ttMove, move;
1274     Depth ext, newDepth;
1275     Value bestValue, refinedValue, nullValue, value, futilityValueScaled;
1276     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1277     bool mateThreat = false;
1278     int moveCount = 0;
1279     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1280
1281     if (depth < OnePly)
1282         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1283
1284     // Step 1. Initialize node and poll
1285     // Polling can abort search.
1286     init_node(ss, ply, threadID);
1287
1288     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1289     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1290         return Value(0);
1291
1292     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1293         return VALUE_DRAW;
1294
1295     // Step 3. Mate distance pruning
1296     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1297         return beta;
1298
1299     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1300         return beta - 1;
1301
1302     // Step 4. Transposition table lookup
1303
1304     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1305     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1306     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1307
1308     tte = TT.retrieve(posKey);
1309     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1310
1311     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1312     {
1313         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1314         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1315     }
1316
1317     // Step 5. Evaluate the position statically
1318     isCheck = pos.is_check();
1319
1320     if (!isCheck)
1321     {
1322         if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1323             ss[ply].eval = value_from_tt(tte->value(), ply);
1324         else
1325             ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1326
1327         refinedValue = refine_eval(tte, ss[ply].eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1328         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1329     }
1330
1331     // Step 6. Razoring
1332     if (   !value_is_mate(beta)
1333         && !isCheck
1334         && depth < RazorDepth
1335         && refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1336         && ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1337         && ttMove == MOVE_NONE
1338         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1339     {
1340         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1341         Value v = qsearch(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1342         if (v < rbeta)
1343             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1344             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1345             return v;
1346     }
1347
1348     // Step 7. Static null move pruning
1349     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1350     // the score by more than fuility_margin(depth) if we do a null move.
1351     if (  !isCheck
1352         && allowNullmove
1353         && depth < RazorDepth
1354         && refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta)
1355         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1356
1357     // Step 8. Null move search with verification search
1358     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1359     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1360     // NullMoveMargin under beta.
1361     if (    allowNullmove
1362         &&  depth > OnePly
1363         && !isCheck
1364         && !value_is_mate(beta)
1365         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1366         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0))
1367     {
1368         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1369
1370         pos.do_null_move(st);
1371
1372         // Null move dynamic reduction based on depth
1373         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1374
1375         // Null move dynamic reduction based on value
1376         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1377             R++;
1378
1379         nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1380
1381         pos.undo_null_move();
1382
1383         if (nullValue >= beta)
1384         {
1385             if (depth < 6 * OnePly)
1386                 return beta;
1387
1388             // Do zugzwang verification search
1389             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1390             if (v >= beta)
1391                 return beta;
1392         } else {
1393             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1394             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1395             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1396             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1397             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1398             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1399             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1400                 mateThreat = true;
1401
1402             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1403             if (   depth < ThreatDepth
1404                 && ss[ply - 1].reduction
1405                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1406                 return beta - 1;
1407         }
1408     }
1409
1410     // Step 9. Internal iterative deepening
1411     if (   depth >= IIDDepthAtNonPVNodes
1412         && ttMove == MOVE_NONE
1413         && !isCheck
1414         && ss[ply].eval >= beta - IIDMargin)
1415     {
1416         search(pos, ss, beta, depth/2, ply, false, threadID);
1417         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1418         tte = TT.retrieve(posKey);
1419     }
1420
1421     // Step 10. Loop through moves
1422     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1423
1424     // Initialize a MovePicker object for the current position
1425     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply], beta);
1426     CheckInfo ci(pos);
1427
1428     while (   bestValue < beta
1429            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1430            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1431     {
1432       assert(move_is_ok(move));
1433
1434       if (move == excludedMove)
1435           continue;
1436
1437       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1438       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1439       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1440
1441       // Step 11. Decide the new search depth
1442       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1443
1444       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1445       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1446       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1447       if (   depth >= SingularExtensionDepthAtNonPVNodes
1448           && tte
1449           && move == tte->move()
1450           && !excludedMove // Do not allow recursive single-reply search
1451           && ext < OnePly
1452           && is_lower_bound(tte->type())
1453           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1454       {
1455           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1456
1457           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1458           {
1459               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingularExtensionMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1460
1461               if (excValue < ttValue - SingularExtensionMargin)
1462                   ext = OnePly;
1463           }
1464       }
1465
1466       newDepth = depth - OnePly + ext;
1467
1468       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1469       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1470
1471       // Step 12. Futility pruning
1472       if (   !isCheck
1473           && !dangerous
1474           && !captureOrPromotion
1475           && !move_is_castle(move)
1476           &&  move != ttMove)
1477       {
1478           // Move count based pruning
1479           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1480               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1481               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1482               continue;
1483
1484           // Value based pruning
1485           Depth predictedDepth = newDepth - nonpv_reduction(depth, moveCount); // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly
1486           futilityValueScaled =  ss[ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1487                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move)) + 45;
1488
1489           if (futilityValueScaled < beta)
1490           {
1491               if (futilityValueScaled > bestValue)
1492                   bestValue = futilityValueScaled;
1493               continue;
1494           }
1495       }
1496
1497       // Step 13. Make the move
1498       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1499
1500       // Step 14. Reduced search
1501       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1502       bool doFullDepthSearch = true;
1503
1504       if (    depth >= 3*OnePly
1505           && !dangerous
1506           && !captureOrPromotion
1507           && !move_is_castle(move)
1508           && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1509       {
1510           ss[ply].reduction = nonpv_reduction(depth, moveCount);
1511           if (ss[ply].reduction)
1512           {
1513               value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1514               doFullDepthSearch = (value >= beta);
1515           }
1516       }
1517
1518       // Step 15. Full depth search
1519       if (doFullDepthSearch)
1520       {
1521           ss[ply].reduction = Depth(0);
1522           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1523       }
1524
1525       // Step 16. Undo move
1526       pos.undo_move(move);
1527
1528       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1529
1530       // Step 17. Check for new best move
1531       if (value > bestValue)
1532       {
1533           bestValue = value;
1534           if (value >= beta)
1535               update_pv(ss, ply);
1536
1537           if (value == value_mate_in(ply + 1))
1538               ss[ply].mateKiller = move;
1539       }
1540
1541       // Step 18. Check for split
1542       if (   TM.active_threads() > 1
1543           && bestValue < beta
1544           && depth >= MinimumSplitDepth
1545           && Iteration <= 99
1546           && TM.available_thread_exists(threadID)
1547           && !AbortSearch
1548           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1549           && TM.split(pos, ss, ply, NULL, beta, &bestValue,
1550                       depth, mateThreat, &moveCount, &mp, threadID, false))
1551           break;
1552     }
1553
1554     // Step 19. Check for mate and stalemate
1555     // All legal moves have been searched and if there were
1556     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1557     // If one move was excluded return fail low.
1558     if (!moveCount)
1559         return excludedMove ? beta - 1 : (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1560
1561     // Step 20. Update tables
1562     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1563     // history counters, and killer moves.
1564     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1565         return bestValue;
1566
1567     if (bestValue < beta)
1568         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1569     else
1570     {
1571         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1572         move = ss[ply].pv[ply];
1573         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1574         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1575         {
1576             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1577             update_killers(move, ss[ply]);
1578         }
1579
1580     }
1581
1582     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1583
1584     return bestValue;
1585   }
1586
1587
1588   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1589   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1590   // less than OnePly).
1591
1592   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1593                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1594
1595     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1596     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1597     assert(depth <= 0);
1598     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1599     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1600
1601     EvalInfo ei;
1602     StateInfo st;
1603     Move ttMove, move;
1604     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1605     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1606     const TTEntry* tte = NULL;
1607     int moveCount = 0;
1608     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1609     Value oldAlpha = alpha;
1610
1611     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1612     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1613     init_node(ss, ply, threadID);
1614
1615     // After init_node() that calls poll()
1616     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1617         return Value(0);
1618
1619     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1620         return VALUE_DRAW;
1621
1622     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1623     // pruning, but only for move ordering.
1624     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1625     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1626
1627     if (!pvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1628     {
1629         assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1630
1631         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1632         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1633     }
1634
1635     isCheck = pos.is_check();
1636
1637     // Evaluate the position statically
1638     if (isCheck)
1639         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1640     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1641         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1642     else
1643         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1644
1645     if (!isCheck)
1646     {
1647         ss[ply].eval = staticValue;
1648         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1649     }
1650
1651     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1652     // at least beta.
1653     bestValue = staticValue;
1654
1655     if (bestValue >= beta)
1656     {
1657         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1658         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] == 0)
1659             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1660
1661         return bestValue;
1662     }
1663
1664     if (bestValue > alpha)
1665         alpha = bestValue;
1666
1667     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1668     bool deepChecks = depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8;
1669
1670     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1671     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1672     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1673     // and we are near beta) will be generated.
1674     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1675     CheckInfo ci(pos);
1676     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1677     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.futilityMargin[pos.side_to_move()];
1678
1679     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1680     // occurs.
1681     while (   alpha < beta
1682            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1683     {
1684       assert(move_is_ok(move));
1685
1686       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1687
1688       // Update current move
1689       moveCount++;
1690       ss[ply].currentMove = move;
1691
1692       // Futility pruning
1693       if (   enoughMaterial
1694           && !isCheck
1695           && !pvNode
1696           && !moveIsCheck
1697           &&  move != ttMove
1698           && !move_is_promotion(move)
1699           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1700       {
1701           futilityValue =  futilityBase
1702                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1703                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1704
1705           if (futilityValue < alpha)
1706           {
1707               if (futilityValue > bestValue)
1708                   bestValue = futilityValue;
1709               continue;
1710           }
1711       }
1712
1713       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1714       evasionPrunable =   isCheck
1715                        && bestValue != -VALUE_INFINITE
1716                        && !pos.move_is_capture(move)
1717                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1718                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1719
1720       // Don't search moves with negative SEE values
1721       if (   (!isCheck || evasionPrunable)
1722           && !pvNode
1723           &&  move != ttMove
1724           && !move_is_promotion(move)
1725           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1726           continue;
1727
1728       // Make and search the move
1729       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1730       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1731       pos.undo_move(move);
1732
1733       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1734
1735       // New best move?
1736       if (value > bestValue)
1737       {
1738           bestValue = value;
1739           if (value > alpha)
1740           {
1741               alpha = value;
1742               update_pv(ss, ply);
1743           }
1744        }
1745     }
1746
1747     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1748     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1749     if (!moveCount && pos.is_check()) // Mate!
1750         return value_mated_in(ply);
1751
1752     // Update transposition table
1753     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1754     if (bestValue <= oldAlpha)
1755     {
1756         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1757         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1758         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1759         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1760     }
1761     else if (bestValue >= beta)
1762     {
1763         move = ss[ply].pv[ply];
1764         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1765
1766         // Update killers only for good checking moves
1767         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1768             update_killers(move, ss[ply]);
1769     }
1770     else
1771         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss[ply].pv[ply]);
1772
1773     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1774
1775     return bestValue;
1776   }
1777
1778
1779   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1780   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1781   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1782   // table, done a null move search, and searched the first move before
1783   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1784   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1785   // care of after we return from the split point.
1786
1787   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1788
1789     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1790     assert(TM.active_threads() > 1);
1791
1792     StateInfo st;
1793     Move move;
1794     Depth ext, newDepth;
1795     Value value, futilityValueScaled;
1796     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1797     int moveCount;
1798     value = -VALUE_INFINITE;
1799
1800     Position pos(*sp->pos);
1801     CheckInfo ci(pos);
1802     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1803     isCheck = pos.is_check();
1804
1805     // Step 10. Loop through moves
1806     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1807     lock_grab(&(sp->lock));
1808
1809     while (    sp->bestValue < sp->beta
1810            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1811            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1812     {
1813       moveCount = ++sp->moves;
1814       lock_release(&(sp->lock));
1815
1816       assert(move_is_ok(move));
1817
1818       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1819       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1820
1821       // Step 11. Decide the new search depth
1822       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1823       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1824
1825       // Update current move
1826       ss[sp->ply].currentMove = move;
1827
1828       // Step 12. Futility pruning
1829       if (   !isCheck
1830           && !dangerous
1831           && !captureOrPromotion
1832           && !move_is_castle(move))
1833       {
1834           // Move count based pruning
1835           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1836               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
1837               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1838           {
1839               lock_grab(&(sp->lock));
1840               continue;
1841           }
1842
1843           // Value based pruning
1844           Depth predictedDepth = newDepth - nonpv_reduction(sp->depth, moveCount);
1845           futilityValueScaled =  ss[sp->ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1846                                      + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move)) + 45;
1847
1848           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1849           {
1850               lock_grab(&(sp->lock));
1851
1852               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1853                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1854               continue;
1855           }
1856       }
1857
1858       // Step 13. Make the move
1859       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1860
1861       // Step 14. Reduced search
1862       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1863       bool doFullDepthSearch = true;
1864
1865       if (   !dangerous
1866           && !captureOrPromotion
1867           && !move_is_castle(move)
1868           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1869       {
1870           ss[sp->ply].reduction = nonpv_reduction(sp->depth, moveCount);
1871           if (ss[sp->ply].reduction)
1872           {
1873               value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1874               doFullDepthSearch = (value >= sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID));
1875           }
1876       }
1877
1878       // Step 15. Full depth search
1879       if (doFullDepthSearch)
1880       {
1881           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1882           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1883       }
1884
1885       // Step 16. Undo move
1886       pos.undo_move(move);
1887
1888       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1889
1890       // Step 17. Check for new best move
1891       lock_grab(&(sp->lock));
1892
1893       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1894       {
1895           sp->bestValue = value;
1896           if (sp->bestValue >= sp->beta)
1897           {
1898               sp->stopRequest = true;
1899               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1900           }
1901       }
1902     }
1903
1904     /* Here we have the lock still grabbed */
1905
1906     sp->slaves[threadID] = 0;
1907     sp->cpus--;
1908
1909     lock_release(&(sp->lock));
1910   }
1911
1912
1913   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1914   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1915   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1916   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1917   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1918   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
1919   // after we return from the split point.
1920
1921   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
1922
1923     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1924     assert(TM.active_threads() > 1);
1925
1926     StateInfo st;
1927     Move move;
1928     Depth ext, newDepth;
1929     Value value;
1930     bool moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1931     int moveCount;
1932     value = -VALUE_INFINITE;
1933
1934     Position pos(*sp->pos);
1935     CheckInfo ci(pos);
1936     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1937
1938     // Step 10. Loop through moves
1939     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1940     lock_grab(&(sp->lock));
1941
1942     while (    sp->alpha < sp->beta
1943            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1944            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1945     {
1946       moveCount = ++sp->moves;
1947       lock_release(&(sp->lock));
1948
1949       assert(move_is_ok(move));
1950
1951       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1952       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1953
1954       // Step 11. Decide the new search depth
1955       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1956       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1957
1958       // Update current move
1959       ss[sp->ply].currentMove = move;
1960
1961       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1962
1963       // Step 13. Make the move
1964       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1965
1966       // Step 14. Reduced search
1967       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1968       bool doFullDepthSearch = true;
1969
1970       if (   !dangerous
1971           && !captureOrPromotion
1972           && !move_is_castle(move)
1973           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1974       {
1975           ss[sp->ply].reduction = pv_reduction(sp->depth, moveCount);
1976           if (ss[sp->ply].reduction)
1977           {
1978               Value localAlpha = sp->alpha;
1979               value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1980               doFullDepthSearch = (value > localAlpha && !TM.thread_should_stop(threadID));
1981           }
1982       }
1983
1984       // Step 15. Full depth search
1985       if (doFullDepthSearch)
1986       {
1987           Value localAlpha = sp->alpha;
1988           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1989           value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1990
1991           if (value > localAlpha && value < sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID))
1992           {
1993               // If another thread has failed high then sp->alpha has been increased
1994               // to be higher or equal then beta, if so, avoid to start a PV search.
1995               localAlpha = sp->alpha;
1996               if (localAlpha < sp->beta)
1997                   value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
1998           }
1999       }
2000
2001       // Step 16. Undo move
2002       pos.undo_move(move);
2003
2004       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
2005
2006       // Step 17. Check for new best move
2007       lock_grab(&(sp->lock));
2008
2009       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
2010       {
2011           sp->bestValue = value;
2012           if (value > sp->alpha)
2013           {
2014               // Ask threads to stop before to modify sp->alpha
2015               if (value >= sp->beta)
2016                   sp->stopRequest = true;
2017
2018               sp->alpha = value;
2019
2020               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
2021               if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
2022                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
2023           }
2024       }
2025     }
2026
2027     /* Here we have the lock still grabbed */
2028
2029     sp->slaves[threadID] = 0;
2030     sp->cpus--;
2031
2032     lock_release(&(sp->lock));
2033   }
2034
2035
2036   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2037   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the
2038   // search stack object corresponding to the current node. Once every
2039   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2040   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2041
2042   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2043
2044     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2045     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
2046
2047     TM.incrementNodeCounter(threadID);
2048
2049     if (threadID == 0)
2050     {
2051         NodesSincePoll++;
2052         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
2053         {
2054             poll(ss, ply);
2055             NodesSincePoll = 0;
2056         }
2057     }
2058     ss[ply].init(ply);
2059     ss[ply + 2].initKillers();
2060   }
2061
2062
2063   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
2064   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
2065   // current node.
2066
2067   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2068
2069     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2070
2071     int p;
2072
2073     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2074
2075     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2076         ss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2077
2078     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2079   }
2080
2081
2082   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
2083   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2084   // the PV at the parent node.
2085
2086   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
2087
2088     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2089
2090     int p;
2091
2092     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2093
2094     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2095         ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2096
2097     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2098   }
2099
2100
2101   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2102   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2103   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
2104   // to be the move that was made to reach the current position, while the
2105   // second move is assumed to be a move from the current position.
2106
2107   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
2108
2109     Square f1, t1, f2, t2;
2110     Piece p;
2111
2112     assert(move_is_ok(m1));
2113     assert(move_is_ok(m2));
2114
2115     if (m2 == MOVE_NONE)
2116         return false;
2117
2118     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
2119     f2 = move_from(m2);
2120     t1 = move_to(m1);
2121     if (f2 == t1)
2122         return true;
2123
2124     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
2125     t2 = move_to(m2);
2126     f1 = move_from(m1);
2127     if (t2 == f1)
2128         return true;
2129
2130     // Case 3: Moving through the vacated square
2131     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
2132         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2133       return true;
2134
2135     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
2136     p = pos.piece_on(t1);
2137     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
2138         return true;
2139
2140     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
2141     if (    piece_is_slider(p)
2142         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
2143         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
2144     {
2145         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
2146         // move is the opposite of the checking piece.
2147         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
2148         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
2149
2150         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
2151             return true;
2152     }
2153     return false;
2154   }
2155
2156
2157   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2158   // eventually compensated for the ply.
2159
2160   bool value_is_mate(Value value) {
2161
2162     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2163
2164     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2165           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2166   }
2167
2168
2169   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2170   // killer moves of that ply.
2171
2172   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2173
2174       const Move* k = ss.killers;
2175       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2176           if (*k == m)
2177               return true;
2178
2179       return false;
2180   }
2181
2182
2183   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2184   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
2185   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2186   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2187   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2188   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2189
2190   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool captureOrPromotion,
2191                   bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2192
2193     assert(m != MOVE_NONE);
2194
2195     Depth result = Depth(0);
2196     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
2197
2198     if (*dangerous)
2199     {
2200         if (moveIsCheck)
2201             result += CheckExtension[pvNode];
2202
2203         if (singleEvasion)
2204             result += SingleEvasionExtension[pvNode];
2205
2206         if (mateThreat)
2207             result += MateThreatExtension[pvNode];
2208     }
2209
2210     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2211     {
2212         Color c = pos.side_to_move();
2213         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2214         {
2215             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2216             *dangerous = true;
2217         }
2218         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2219         {
2220             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2221             *dangerous = true;
2222         }
2223     }
2224
2225     if (   captureOrPromotion
2226         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2227         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2228             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2229         && !move_is_promotion(m)
2230         && !move_is_ep(m))
2231     {
2232         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2233         *dangerous = true;
2234     }
2235
2236     if (   pvNode
2237         && captureOrPromotion
2238         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2239         && pos.see_sign(m) >= 0)
2240     {
2241         result += OnePly/2;
2242         *dangerous = true;
2243     }
2244
2245     return Min(result, OnePly);
2246   }
2247
2248
2249   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2250   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
2251   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2252   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
2253   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
2254   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2255   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2256
2257   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2258
2259     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2260   }
2261
2262
2263   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
2264   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2265   // candidates for pruning.
2266
2267   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2268
2269     assert(move_is_ok(m));
2270     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2271     assert(!pos.move_is_check(m));
2272     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2273     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2274
2275     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2276
2277     // Prune if there isn't any threat move
2278     if (threat == MOVE_NONE)
2279         return true;
2280
2281     mfrom = move_from(m);
2282     mto = move_to(m);
2283     tfrom = move_from(threat);
2284     tto = move_to(threat);
2285
2286     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2287     if (mfrom == tto)
2288         return false;
2289
2290     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2291     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2292     if (   pos.move_is_capture(threat)
2293         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2294             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2295         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2296         return false;
2297
2298     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2299     // prune safe moves which block its ray.
2300     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2301         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2302         && pos.see_sign(m) >= 0)
2303         return false;
2304
2305     return true;
2306   }
2307
2308
2309   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2310   // can be used at a given point in search.
2311
2312   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2313
2314     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2315
2316     return   (   tte->depth() >= depth
2317               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2318               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2319
2320           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2321               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2322   }
2323
2324
2325   // refine_eval() returns the transposition table score if
2326   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2327
2328   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2329
2330       if (!tte)
2331           return defaultEval;
2332
2333       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2334
2335       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2336           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2337           return v;
2338
2339       return defaultEval;
2340   }
2341
2342
2343   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2344   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2345
2346   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2347                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2348
2349     Move m;
2350
2351     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2352
2353     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2354     {
2355         m = movesSearched[i];
2356
2357         assert(m != move);
2358
2359         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2360             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2361     }
2362   }
2363
2364
2365   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2366   // among the killer moves of that ply.
2367
2368   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2369
2370     if (m == ss.killers[0])
2371         return;
2372
2373     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2374         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2375
2376     ss.killers[0] = m;
2377   }
2378
2379
2380   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2381   // the static position evaluation before and after the move.
2382
2383   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2384
2385     if (   m != MOVE_NULL
2386         && before != VALUE_NONE
2387         && after != VALUE_NONE
2388         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2389         && !move_is_castle(m)
2390         && !move_is_promotion(m))
2391         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2392   }
2393
2394
2395   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2396   // since the beginning of the current search.
2397
2398   int current_search_time() {
2399
2400     return get_system_time() - SearchStartTime;
2401   }
2402
2403
2404   // nps() computes the current nodes/second count.
2405
2406   int nps() {
2407
2408     int t = current_search_time();
2409     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2410   }
2411
2412
2413   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2414   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2415   // search.
2416
2417   void poll(SearchStack ss[], int ply) {
2418
2419     static int lastInfoTime;
2420     int t = current_search_time();
2421
2422     //  Poll for input
2423     if (Bioskey())
2424     {
2425         // We are line oriented, don't read single chars
2426         std::string command;
2427
2428         if (!std::getline(std::cin, command))
2429             command = "quit";
2430
2431         if (command == "quit")
2432         {
2433             AbortSearch = true;
2434             PonderSearch = false;
2435             Quit = true;
2436             return;
2437         }
2438         else if (command == "stop")
2439         {
2440             AbortSearch = true;
2441             PonderSearch = false;
2442         }
2443         else if (command == "ponderhit")
2444             ponderhit();
2445     }
2446
2447     // Print search information
2448     if (t < 1000)
2449         lastInfoTime = 0;
2450
2451     else if (lastInfoTime > t)
2452         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2453         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2454         lastInfoTime = 0;
2455
2456     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2457     {
2458         lastInfoTime = t;
2459
2460         if (dbg_show_mean)
2461             dbg_print_mean();
2462
2463         if (dbg_show_hit_rate)
2464             dbg_print_hit_rate();
2465
2466         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2467              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2468
2469         // We only support current line printing in single thread mode
2470         if (ShowCurrentLine && TM.active_threads() == 1)
2471         {
2472             cout << "info currline";
2473             for (int p = 0; p < ply; p++)
2474                 cout << " " << ss[p].currentMove;
2475
2476             cout << endl;
2477         }
2478     }
2479
2480     // Should we stop the search?
2481     if (PonderSearch)
2482         return;
2483
2484     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2485                            && !AspirationFailLow
2486                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2487
2488     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2489                      || stillAtFirstMove;
2490
2491     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2492         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2493         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2494         AbortSearch = true;
2495   }
2496
2497
2498   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2499   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2500   // it correctly predicted the opponent's move.
2501
2502   void ponderhit() {
2503
2504     int t = current_search_time();
2505     PonderSearch = false;
2506
2507     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2508                            && !AspirationFailLow
2509                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2510
2511     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2512                      || stillAtFirstMove;
2513
2514     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2515         AbortSearch = true;
2516   }
2517
2518
2519   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2520
2521   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2522
2523     for (int i = 0; i < 3; i++)
2524     {
2525         ss[i].init(i);
2526         ss[i].initKillers();
2527     }
2528   }
2529
2530
2531   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2532   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2533   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2534   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2535   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2536   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2537
2538   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2539
2540     std::string command;
2541
2542     while (true)
2543     {
2544         if (!std::getline(std::cin, command))
2545             command = "quit";
2546
2547         if (command == "quit")
2548         {
2549             Quit = true;
2550             break;
2551         }
2552         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2553             break;
2554     }
2555   }
2556
2557
2558   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2559   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2560
2561   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2562
2563     cout << "info depth " << Iteration
2564          << " score " << value_to_string(value)
2565          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
2566             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
2567          << " time "  << current_search_time()
2568          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2569          << " nps "   << nps()
2570          << " pv ";
2571
2572     for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
2573         cout << ss[0].pv[j] << " ";
2574
2575     cout << endl;
2576
2577     if (UseLogFile)
2578     {
2579         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
2580             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
2581
2582         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2583                              TM.nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
2584     }
2585   }
2586
2587
2588   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2589   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2590   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2591   // threads and one for Windows threads.
2592
2593 #if !defined(_MSC_VER)
2594
2595   void* init_thread(void *threadID) {
2596
2597     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2598     return NULL;
2599   }
2600
2601 #else
2602
2603   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2604
2605     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2606     return 0;
2607   }
2608
2609 #endif
2610
2611
2612   /// The ThreadsManager class
2613
2614   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2615   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2616   // counters used to sort the moves at root.
2617
2618   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2619
2620     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2621         threads[i].nodes = 0ULL;
2622   }
2623
2624   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2625
2626     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2627         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2628   }
2629
2630   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2631
2632     int64_t result = 0ULL;
2633     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2634         result += threads[i].nodes;
2635
2636     return result;
2637   }
2638
2639   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2640
2641     our = their = 0UL;
2642     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2643     {
2644         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2645         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2646     }
2647   }
2648
2649
2650   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2651   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2652   // object for which the current thread is the master.
2653
2654   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp) {
2655
2656     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2657
2658     while (true)
2659     {
2660         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2661         // master should exit as last one.
2662         if (AllThreadsShouldExit)
2663         {
2664             assert(!waitSp);
2665             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2666             return;
2667         }
2668
2669         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2670         // instead of wasting CPU time polling for work.
2671         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2672         {
2673             assert(!waitSp);
2674             assert(threadID != 0);
2675             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2676
2677 #if !defined(_MSC_VER)
2678             lock_grab(&WaitLock);
2679             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2680                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2681             lock_release(&WaitLock);
2682 #else
2683             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2684 #endif
2685         }
2686
2687         // If thread has just woken up, mark it as available
2688         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2689             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2690
2691         // If this thread has been assigned work, launch a search
2692         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2693         {
2694             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2695
2696             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2697
2698             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2699                 sp_search_pv(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2700             else
2701                 sp_search(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2702
2703             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2704
2705             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2706         }
2707
2708         // If this thread is the master of a split point and all threads have
2709         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2710         if (waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2711         {
2712             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2713
2714             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2715             return;
2716         }
2717     }
2718   }
2719
2720
2721   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2722   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2723   // objects.
2724
2725   void ThreadsManager::init_threads() {
2726
2727     volatile int i;
2728     bool ok;
2729
2730 #if !defined(_MSC_VER)
2731     pthread_t pthread[1];
2732 #endif
2733
2734     // Initialize global locks
2735     lock_init(&MPLock, NULL);
2736     lock_init(&WaitLock, NULL);
2737
2738 #if !defined(_MSC_VER)
2739     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2740 #else
2741     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2742         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2743 #endif
2744
2745     // Initialize SplitPointStack locks
2746     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2747         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2748         {
2749             SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2750             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2751         }
2752
2753     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2754     AllThreadsShouldExit = false;
2755
2756     // Threads will be put to sleep as soon as created
2757     AllThreadsShouldSleep = true;
2758
2759     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2760     ActiveThreads = 1;
2761     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2762     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2763         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2764
2765     // Launch the helper threads
2766     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2767     {
2768
2769 #if !defined(_MSC_VER)
2770         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2771 #else
2772         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2773 #endif
2774
2775         if (!ok)
2776         {
2777             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2778             Application::exit_with_failure();
2779         }
2780
2781         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2782         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING);
2783     }
2784   }
2785
2786
2787   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2788   // helper threads exit cleanly.
2789
2790   void ThreadsManager::exit_threads() {
2791
2792     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2793     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2794     wake_sleeping_threads();
2795
2796     // This makes the threads to exit idle_loop()
2797     AllThreadsShouldExit = true;
2798
2799     // Wait for thread termination
2800     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2801         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED);
2802
2803     // Now we can safely destroy the locks
2804     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2805         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2806             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2807
2808     lock_destroy(&WaitLock);
2809     lock_destroy(&MPLock);
2810   }
2811
2812
2813   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2814   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2815   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2816
2817   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2818
2819     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2820
2821     SplitPoint* sp;
2822
2823     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent);
2824     return sp != NULL;
2825   }
2826
2827
2828   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2829   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2830   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2831   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2832   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2833   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2834   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2835
2836   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2837
2838     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2839     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2840     assert(ActiveThreads > 1);
2841
2842     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2843         return false;
2844
2845     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2846     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2847
2848     if (localActiveSplitPoints == 0)
2849         // No active split points means that the thread is available as
2850         // a slave for any other thread.
2851         return true;
2852
2853     if (ActiveThreads == 2)
2854         return true;
2855
2856     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2857     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2858     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2859     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2860         return true;
2861
2862     return false;
2863   }
2864
2865
2866   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2867   // a slave for the thread with threadID "master".
2868
2869   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2870
2871     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2872     assert(ActiveThreads > 1);
2873
2874     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2875         if (thread_is_available(i, master))
2876             return true;
2877
2878     return false;
2879   }
2880
2881
2882   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2883   // several threads at PV nodes. If it does not succeed in splitting the
2884   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2885   // split point objects), the function immediately returns false. If
2886   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2887   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2888   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2889   // helper threads that they have been assigned work. This will cause them
2890   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv(). When all
2891   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2892   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2893
2894   bool ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
2895              Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
2896              Depth depth, bool mateThreat, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2897
2898     assert(p.is_ok());
2899     assert(sstck != NULL);
2900     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2901     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2902     assert(   ( pvNode && *bestValue <= *alpha)
2903            || (!pvNode && *bestValue <   beta ));
2904     assert(!pvNode || *alpha < beta);
2905     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2906     assert(depth > Depth(0));
2907     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2908     assert(ActiveThreads > 1);
2909
2910     SplitPoint* splitPoint;
2911
2912     lock_grab(&MPLock);
2913
2914     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2915     // active split points, don't split.
2916     if (   !available_thread_exists(master)
2917         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2918     {
2919         lock_release(&MPLock);
2920         return false;
2921     }
2922
2923     // Pick the next available split point object from the split point stack
2924     splitPoint = &SplitPointStack[master][threads[master].activeSplitPoints];
2925
2926     // Initialize the split point object
2927     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2928     splitPoint->stopRequest = false;
2929     splitPoint->ply = ply;
2930     splitPoint->depth = depth;
2931     splitPoint->mateThreat = mateThreat;
2932     splitPoint->alpha = pvNode ? *alpha : beta - 1;
2933     splitPoint->beta = beta;
2934     splitPoint->pvNode = pvNode;
2935     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2936     splitPoint->master = master;
2937     splitPoint->mp = mp;
2938     splitPoint->moves = *moves;
2939     splitPoint->cpus = 1;
2940     splitPoint->pos = &p;
2941     splitPoint->parentSstack = sstck;
2942     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2943         splitPoint->slaves[i] = 0;
2944
2945     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2946     threads[master].activeSplitPoints++;
2947
2948     // If we are here it means we are not available
2949     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2950
2951     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2952     for (int i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2953         if (thread_is_available(i, master))
2954         {
2955             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2956             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2957             splitPoint->slaves[i] = 1;
2958             splitPoint->cpus++;
2959         }
2960
2961     assert(splitPoint->cpus > 1);
2962
2963     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2964     lock_release(&MPLock);
2965
2966     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2967     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2968     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2969         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2970         {
2971             memcpy(splitPoint->sstack[i] + ply - 1, sstck + ply - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2972
2973             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2974
2975             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2976         }
2977
2978     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2979     // which it will instantly launch a search, because its state is
2980     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2981     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2982     // loop when all threads have finished their work at this split point
2983     // (i.e. when splitPoint->cpus == 0).
2984     idle_loop(master, splitPoint);
2985
2986     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2987     // finished. Update alpha, beta and bestValue, and return.
2988     lock_grab(&MPLock);
2989
2990     if (pvNode)
2991         *alpha = splitPoint->alpha;
2992
2993     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2994     threads[master].activeSplitPoints--;
2995     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2996
2997     lock_release(&MPLock);
2998     return true;
2999   }
3000
3001
3002   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
3003   // to start a new search from the root.
3004
3005   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
3006
3007     assert(AllThreadsShouldSleep);
3008     assert(ActiveThreads > 0);
3009
3010     AllThreadsShouldSleep = false;
3011
3012     if (ActiveThreads == 1)
3013         return;
3014
3015 #if !defined(_MSC_VER)
3016     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
3017     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
3018     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
3019 #else
3020     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
3021         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
3022 #endif
3023
3024   }
3025
3026
3027   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
3028   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
3029   // finished the job and should be idle.
3030
3031   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
3032
3033     assert(!AllThreadsShouldSleep);
3034
3035     // This makes the threads to go to sleep
3036     AllThreadsShouldSleep = true;
3037   }
3038
3039   /// The RootMoveList class
3040
3041   // RootMoveList c'tor
3042
3043   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
3044
3045     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
3046     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
3047     StateInfo st;
3048     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
3049
3050     // Generate all legal moves
3051     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
3052
3053     // Add each move to the moves[] array
3054     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
3055     {
3056         bool includeMove = includeAllMoves;
3057
3058         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
3059             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
3060
3061         if (!includeMove)
3062             continue;
3063
3064         // Find a quick score for the move
3065         init_ss_array(ss);
3066         pos.do_move(cur->move, st);
3067         moves[count].move = cur->move;
3068         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
3069         moves[count].pv[0] = cur->move;
3070         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
3071         pos.undo_move(cur->move);
3072         count++;
3073     }
3074     sort();
3075   }
3076
3077
3078   // RootMoveList simple methods definitions
3079
3080   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
3081
3082     moves[moveNum].nodes = nodes;
3083     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
3084   }
3085
3086   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
3087
3088     moves[moveNum].ourBeta = our;
3089     moves[moveNum].theirBeta = their;
3090   }
3091
3092   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
3093
3094     int j;
3095
3096     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
3097         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
3098
3099     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
3100   }
3101
3102
3103   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
3104   // iteration.
3105
3106   void RootMoveList::sort() {
3107
3108     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
3109   }
3110
3111
3112   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
3113   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
3114   // correctly in MultiPV mode.
3115
3116   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
3117
3118     int i,j;
3119
3120     for (i = 1; i <= n; i++)
3121     {
3122         RootMove rm = moves[i];
3123         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
3124             moves[j] = moves[j - 1];
3125
3126         moves[j] = rm;
3127     }
3128   }
3129
3130 } // namspace