Small cleanup in search.cpp
[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) 2008-2009 Marco Costalba
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 <cstring>
27 #include <fstream>
28 #include <iostream>
29 #include <sstream>
30
31 #include "book.h"
32 #include "evaluate.h"
33 #include "history.h"
34 #include "misc.h"
35 #include "movegen.h"
36 #include "movepick.h"
37 #include "lock.h"
38 #include "san.h"
39 #include "search.h"
40 #include "thread.h"
41 #include "tt.h"
42 #include "ucioption.h"
43
44 using std::cout;
45 using std::endl;
46
47 ////
48 //// Local definitions
49 ////
50
51 namespace {
52
53   /// Types
54
55   // IterationInfoType stores search results for each iteration
56   //
57   // Because we use relatively small (dynamic) aspiration window,
58   // there happens many fail highs and fail lows in root. And
59   // because we don't do researches in those cases, "value" stored
60   // here is not necessarily exact. Instead in case of fail high/low
61   // we guess what the right value might be and store our guess
62   // as a "speculated value" and then move on. Speculated values are
63   // used just to calculate aspiration window width, so also if are
64   // not exact is not big a problem.
65
66   struct IterationInfoType {
67
68     IterationInfoType(Value v = Value(0), Value sv = Value(0))
69     : value(v), speculatedValue(sv) {}
70
71     Value value, speculatedValue;
72   };
73
74
75   // The BetaCounterType class is used to order moves at ply one.
76   // Apart for the first one that has its score, following moves
77   // normally have score -VALUE_INFINITE, so are ordered according
78   // to the number of beta cutoffs occurred under their subtree during
79   // the last iteration. The counters are per thread variables to avoid
80   // concurrent accessing under SMP case.
81
82   struct BetaCounterType {
83
84     BetaCounterType();
85     void clear();
86     void add(Color us, Depth d, int threadID);
87     void read(Color us, int64_t& our, int64_t& their);
88   };
89
90
91   // The RootMove class is used for moves at the root at the tree. For each
92   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
93   // in the case of moves which fail low).
94
95   struct RootMove {
96
97     RootMove();
98     bool operator<(const RootMove&) const; // Used to sort
99
100     Move move;
101     Value score;
102     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
103     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
104   };
105
106
107   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
108   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
109
110   class RootMoveList {
111
112   public:
113     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
114     inline Move get_move(int moveNum) const;
115     inline Value get_move_score(int moveNum) const;
116     inline void set_move_score(int moveNum, Value score);
117     inline void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
118     inline void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
119     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
120     inline Move get_move_pv(int moveNum, int i) const;
121     inline int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const;
122     inline int move_count() const;
123     inline void sort();
124     void sort_multipv(int n);
125
126   private:
127     static const int MaxRootMoves = 500;
128     RootMove moves[MaxRootMoves];
129     int count;
130   };
131
132
133   /// Constants
134
135   // Search depth at iteration 1
136   const Depth InitialDepth = OnePly;
137
138   // Depth limit for selective search
139   const Depth SelectiveDepth = 7 * OnePly;
140
141   // Use internal iterative deepening?
142   const bool UseIIDAtPVNodes = true;
143   const bool UseIIDAtNonPVNodes = true;
144
145   // Internal iterative deepening margin. At Non-PV moves, when
146   // UseIIDAtNonPVNodes is true, we do an internal iterative deepening
147   // search when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
148   const Value IIDMargin = Value(0x100);
149
150   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
151   // better than the second best move.
152   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
153
154   // Problem margin. If the score of the first move at iteration N+1 has
155   // dropped by more than this since iteration N, the boolean variable
156   // "Problem" is set to true, which will make the program spend some extra
157   // time looking for a better move.
158   const Value ProblemMargin = Value(0x28);
159
160   // No problem margin. If the boolean "Problem" is true, and a new move
161   // is found at the root which is less than NoProblemMargin worse than the
162   // best move from the previous iteration, Problem is set back to false.
163   const Value NoProblemMargin = Value(0x14);
164
165   // Null move margin. A null move search will not be done if the approximate
166   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
167   const Value NullMoveMargin = Value(0x300);
168
169   // Pruning criterions. See the code and comments in ok_to_prune() to
170   // understand their precise meaning.
171   const bool PruneEscapeMoves    = false;
172   const bool PruneDefendingMoves = false;
173   const bool PruneBlockingMoves  = false;
174
175   // If the TT move is at least SingleReplyMargin better then the
176   // remaining ones we will extend it.
177   const Value SingleReplyMargin = Value(0x20);
178
179   // Margins for futility pruning in the quiescence search, and at frontier
180   // and near frontier nodes.
181   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
182
183   // Each move futility margin is decreased
184   const Value IncrementalFutilityMargin = Value(0x8);
185
186   // Depth limit for razoring
187   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
188
189   // Remaining depth:                 1 ply         1.5 ply       2 ply         2.5 ply       3 ply         3.5 ply
190   const Value RazorMargins[6]     = { Value(0x180), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x3C0), Value(0x3C0), Value(0x3C0) };
191
192   // Remaining depth:                 1 ply         1.5 ply       2 ply         2.5 ply       3 ply         3.5 ply
193   const Value RazorApprMargins[6] = { Value(0x520), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x300) };
194
195
196   /// Variables initialized by UCI options
197
198   // Minimum number of full depth (i.e. non-reduced) moves at PV and non-PV nodes
199   int LMRPVMoves, LMRNonPVMoves;
200
201   // Depth limit for use of dynamic threat detection
202   Depth ThreatDepth;
203
204   // Last seconds noise filtering (LSN)
205   const bool UseLSNFiltering = true;
206   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
207   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
208   bool loseOnTime = false;
209
210   // Extensions. Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
211   Depth CheckExtension[2], SingleReplyExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
212   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
213
214   // Iteration counters
215   int Iteration;
216   BetaCounterType BetaCounter;
217
218   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
219   IterationInfoType IterationInfo[PLY_MAX_PLUS_2];
220   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
221
222   // MultiPV mode
223   int MultiPV;
224
225   // Time managment variables
226   int RootMoveNumber;
227   int SearchStartTime;
228   int MaxNodes, MaxDepth;
229   int MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
230   bool InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
231   bool AbortSearch, Quit;
232   bool FailHigh, FailLow, Problem;
233
234   // Show current line?
235   bool ShowCurrentLine;
236
237   // Log file
238   bool UseLogFile;
239   std::ofstream LogFile;
240
241   // MP related variables
242   int ActiveThreads = 1;
243   Depth MinimumSplitDepth;
244   int MaxThreadsPerSplitPoint;
245   Thread Threads[THREAD_MAX];
246   Lock MPLock;
247   Lock IOLock;
248   bool AllThreadsShouldExit = false;
249   const int MaxActiveSplitPoints = 8; // FIXME, sync with UCI Option
250   SplitPoint SplitPointStack[THREAD_MAX][MaxActiveSplitPoints];
251   bool Idle = true;
252
253 #if !defined(_MSC_VER)
254   pthread_cond_t WaitCond;
255   pthread_mutex_t WaitLock;
256 #else
257   HANDLE SitIdleEvent[THREAD_MAX];
258 #endif
259
260   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different
261   // cache lines (64 bytes each) from the heavy SMP read accessed variables.
262   int NodesSincePoll;
263   int NodesBetweenPolls = 30000;
264
265   // History table
266   History H;
267
268
269   /// Functions
270
271   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
272   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value alpha, Value beta);
273   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
274   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove = MOVE_NONE);
275   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
276   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
277   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
278   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
279   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
280   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
281   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
282   bool value_is_mate(Value value);
283   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
284   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool capture, bool check, bool singleReply, bool mateThreat, bool* dangerous);
285   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
286   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
287   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
288   void update_history(const Position& pos, Move m, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
289   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
290
291   bool fail_high_ply_1();
292   int current_search_time();
293   int nps();
294   void poll();
295   void ponderhit();
296   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
297   void wait_for_stop_or_ponderhit();
298   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
299
300   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp);
301   void init_split_point_stack();
302   void destroy_split_point_stack();
303   bool thread_should_stop(int threadID);
304   bool thread_is_available(int slave, int master);
305   bool idle_thread_exists(int master);
306   bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply,
307              Value *alpha, Value *beta, Value *bestValue,
308              const Value futilityValue, Depth depth, int *moves,
309              MovePicker *mp, int master, bool pvNode);
310   void wake_sleeping_threads();
311
312 #if !defined(_MSC_VER)
313   void *init_thread(void *threadID);
314 #else
315   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
316 #endif
317
318 }
319
320
321 ////
322 //// Functions
323 ////
324
325
326 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
327 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
328
329 int perft(Position& pos, Depth depth)
330 {
331     Move move;
332     int sum = 0;
333     MovePicker mp = MovePicker(pos, MOVE_NONE, depth, H);
334
335     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
336     // the moves, just to count them.
337     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
338     {
339         while (mp.get_next_move()) sum++;
340         return sum;
341     }
342
343     // Loop through all legal moves
344     CheckInfo ci(pos);
345     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
346     {
347         StateInfo st;
348         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
349         sum += perft(pos, depth - OnePly);
350         pos.undo_move(move);
351     }
352     return sum;
353 }
354
355
356 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
357 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
358 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
359 /// when a quit command is received during the search.
360
361 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
362            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
363            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
364
365   // Look for a book move
366   if (!infinite && !ponder && get_option_value_bool("OwnBook"))
367   {
368       Move bookMove;
369       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
370           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
371
372       bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
373       if (bookMove != MOVE_NONE)
374       {
375           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
376           return true;
377       }
378   }
379
380   // Initialize global search variables
381   Idle = StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = false;
382   FailHigh = FailLow = Problem = false;
383   SearchStartTime = get_system_time();
384   ExactMaxTime = maxTime;
385   NodesSincePoll = 0;
386   InfiniteSearch = infinite;
387   PonderSearch = ponder;
388
389   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
390   {
391       Threads[i].nodes = 0ULL;
392       Threads[i].failHighPly1 = false;
393   }
394
395   if (button_was_pressed("New Game"))
396       loseOnTime = false; // Reset at the beginning of a new game
397
398   // Read UCI option values
399   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
400   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
401       TT.clear();
402
403   bool PonderingEnabled = get_option_value_bool("Ponder");
404   MultiPV = get_option_value_int("MultiPV");
405
406   CheckExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
407   CheckExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
408
409   SingleReplyExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Reply Extension (PV nodes)"));
410   SingleReplyExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Reply Extension (non-PV nodes)"));
411
412   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
413   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
414
415   PassedPawnExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
416   PassedPawnExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
417
418   PawnEndgameExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
419   PawnEndgameExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
420
421   MateThreatExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
422   MateThreatExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
423
424   LMRPVMoves    = get_option_value_int("Full Depth Moves (PV nodes)") + 1;
425   LMRNonPVMoves = get_option_value_int("Full Depth Moves (non-PV nodes)") + 1;
426   ThreatDepth   = get_option_value_int("Threat Depth") * OnePly;
427
428   Chess960 = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
429   ShowCurrentLine = get_option_value_bool("UCI_ShowCurrLine");
430   UseLogFile = get_option_value_bool("Use Search Log");
431   if (UseLogFile)
432       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
433
434   MinimumSplitDepth = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
435   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
436
437   read_weights(pos.side_to_move());
438
439   // Set the number of active threads
440   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
441   if (newActiveThreads != ActiveThreads)
442   {
443       ActiveThreads = newActiveThreads;
444       init_eval(ActiveThreads);
445   }
446
447   // Wake up sleeping threads
448   wake_sleeping_threads();
449
450   for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
451       assert(thread_is_available(i, 0));
452
453   // Set thinking time
454   int myTime = time[side_to_move];
455   int myIncrement = increment[side_to_move];
456
457   if (!movesToGo) // Sudden death time control
458   {
459       if (myIncrement)
460       {
461           MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
462           AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
463       }
464       else // Blitz game without increment
465       {
466           MaxSearchTime = myTime / 30;
467           AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
468       }
469   }
470   else // (x moves) / (y minutes)
471   {
472       if (movesToGo == 1)
473       {
474           MaxSearchTime = myTime / 2;
475           AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
476       }
477       else
478       {
479           MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
480           AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
481       }
482   }
483
484   if (PonderingEnabled)
485   {
486       MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
487       MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
488   }
489
490   // Fixed depth or fixed number of nodes?
491   MaxDepth = maxDepth;
492   if (MaxDepth)
493       InfiniteSearch = true; // HACK
494
495   MaxNodes = maxNodes;
496   if (MaxNodes)
497   {
498       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
499       InfiniteSearch = true; // HACK
500   }
501   else if (myTime && myTime < 1000)
502       NodesBetweenPolls = 1000;
503   else if (myTime && myTime < 5000)
504       NodesBetweenPolls = 5000;
505   else
506       NodesBetweenPolls = 30000;
507
508   // Write information to search log file
509   if (UseLogFile)
510       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
511               << "infinite: "  << infinite
512               << " ponder: "   << ponder
513               << " time: "     << myTime
514               << " increment: " << myIncrement
515               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
516
517   // LSN filtering. Used only for developing purpose. Disabled by default.
518   if (   UseLSNFiltering
519       && loseOnTime)
520   {
521       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
522        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
523            /* wait here */;
524   }
525
526   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
527   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
528
529
530   if (UseLSNFiltering)
531   {
532       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
533       // decide to lose on time.
534       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
535           && myTime < LSNTime
536           && myIncrement == 0
537           && movesToGo == 0
538           && v < -LSNValue)
539       {
540           loseOnTime = true;
541       }
542       else if (loseOnTime)
543       {
544           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
545           loseOnTime = false;
546       }
547   }
548
549   if (UseLogFile)
550       LogFile.close();
551
552   Idle = true;
553   return !Quit;
554 }
555
556
557 /// init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
558 /// and initializes the split point stack and the global locks and condition
559 /// objects.
560
561 void init_threads() {
562
563   volatile int i;
564
565 #if !defined(_MSC_VER)
566   pthread_t pthread[1];
567 #endif
568
569   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
570       Threads[i].activeSplitPoints = 0;
571
572   // Initialize global locks
573   lock_init(&MPLock, NULL);
574   lock_init(&IOLock, NULL);
575
576   init_split_point_stack();
577
578 #if !defined(_MSC_VER)
579   pthread_mutex_init(&WaitLock, NULL);
580   pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
581 #else
582   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
583       SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
584 #endif
585
586   // All threads except the main thread should be initialized to idle state
587   for (i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
588   {
589       Threads[i].stop = false;
590       Threads[i].workIsWaiting = false;
591       Threads[i].idle = true;
592       Threads[i].running = false;
593   }
594
595   // Launch the helper threads
596   for(i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
597   {
598 #if !defined(_MSC_VER)
599       pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i));
600 #else
601       DWORD iID[1];
602       CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, iID);
603 #endif
604
605       // Wait until the thread has finished launching
606       while (!Threads[i].running);
607   }
608 }
609
610
611 /// stop_threads() is called when the program exits. It makes all the
612 /// helper threads exit cleanly.
613
614 void stop_threads() {
615
616   ActiveThreads = THREAD_MAX;  // HACK
617   Idle = false;  // HACK
618   wake_sleeping_threads();
619   AllThreadsShouldExit = true;
620   for (int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
621   {
622       Threads[i].stop = true;
623       while(Threads[i].running);
624   }
625   destroy_split_point_stack();
626 }
627
628
629 /// nodes_searched() returns the total number of nodes searched so far in
630 /// the current search.
631
632 int64_t nodes_searched() {
633
634   int64_t result = 0ULL;
635   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
636       result += Threads[i].nodes;
637   return result;
638 }
639
640
641 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
642 // new search from the root.
643 void SearchStack::init(int ply) {
644
645   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
646   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
647   reduction = Depth(0);
648 }
649
650 void SearchStack::initKillers() {
651
652   mateKiller = MOVE_NONE;
653   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
654       killers[i] = MOVE_NONE;
655 }
656
657 namespace {
658
659   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
660   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
661   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
662   // reached.
663
664   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
665
666     Position p(pos);
667     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
668
669     // searchMoves are verified, copied, scored and sorted
670     RootMoveList rml(p, searchMoves);
671
672     if (rml.move_count() == 0)
673     {
674         if (PonderSearch)
675             wait_for_stop_or_ponderhit();
676
677         return pos.is_check()? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
678     }
679
680     // Print RootMoveList c'tor startup scoring to the standard output,
681     // so that we print information also for iteration 1.
682     cout << "info depth " << 1 << "\ninfo depth " << 1
683          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
684          << " time " << current_search_time()
685          << " nodes " << nodes_searched()
686          << " nps " << nps()
687          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
688
689     // Initialize
690     TT.new_search();
691     H.clear();
692     init_ss_array(ss);
693     IterationInfo[1] = IterationInfoType(rml.get_move_score(0), rml.get_move_score(0));
694     Iteration = 1;
695
696     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
697     Move EasyMove = MOVE_NONE;
698     if (   rml.move_count() == 1
699         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
700         EasyMove = rml.get_move(0);
701
702     // Iterative deepening loop
703     while (Iteration < PLY_MAX)
704     {
705         // Initialize iteration
706         rml.sort();
707         Iteration++;
708         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
709         if (Iteration <= 5)
710             ExtraSearchTime = 0;
711
712         cout << "info depth " << Iteration << endl;
713
714         // Calculate dynamic search window based on previous iterations
715         Value alpha, beta;
716
717         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(IterationInfo[Iteration - 1].value) < VALUE_KNOWN_WIN)
718         {
719             int prevDelta1 = IterationInfo[Iteration - 1].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue;
720             int prevDelta2 = IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 3].speculatedValue;
721
722             int delta = Max(2 * abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2), ProblemMargin);
723
724             alpha = Max(IterationInfo[Iteration - 1].value - delta, -VALUE_INFINITE);
725             beta  = Min(IterationInfo[Iteration - 1].value + delta,  VALUE_INFINITE);
726         }
727         else
728         {
729             alpha = - VALUE_INFINITE;
730             beta  =   VALUE_INFINITE;
731         }
732
733         // Search to the current depth
734         Value value = root_search(p, ss, rml, alpha, beta);
735
736         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
737         // been overwritten during the search.
738         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
739
740         if (AbortSearch)
741             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
742
743         //Save info about search result
744         Value speculatedValue;
745         bool fHigh = false;
746         bool fLow = false;
747         Value delta = value - IterationInfo[Iteration - 1].value;
748
749         if (value >= beta)
750         {
751             assert(delta > 0);
752
753             fHigh = true;
754             speculatedValue = value + delta;
755             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 2; // Allocate more time
756         }
757         else if (value <= alpha)
758         {
759             assert(value == alpha);
760             assert(delta < 0);
761
762             fLow = true;
763             speculatedValue = value + delta;
764             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 3; // Allocate more time
765         } else
766             speculatedValue = value;
767
768         speculatedValue = Min(Max(speculatedValue, -VALUE_INFINITE), VALUE_INFINITE);
769         IterationInfo[Iteration] = IterationInfoType(value, speculatedValue);
770
771         // Drop the easy move if it differs from the new best move
772         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
773             EasyMove = MOVE_NONE;
774
775         Problem = false;
776
777         if (!InfiniteSearch)
778         {
779             // Time to stop?
780             bool stopSearch = false;
781
782             // Stop search early if there is only a single legal move,
783             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
784             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
785                 stopSearch = true;
786
787             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
788             if (  Iteration >= 6
789                 && abs(IterationInfo[Iteration].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100
790                 && abs(IterationInfo[Iteration-1].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
791                 stopSearch = true;
792
793             // Stop search early if one move seems to be much better than the rest
794             int64_t nodes = nodes_searched();
795             if (   Iteration >= 8
796                 && !fLow
797                 && !fHigh
798                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
799                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
800                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
801                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
802                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
803                 stopSearch = true;
804
805             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
806             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
807                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
808                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
809
810             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
811             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
812             // move at the next iteration anyway.
813             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
814                 stopSearch = true;
815
816             if (stopSearch)
817             {
818                 if (!PonderSearch)
819                     break;
820                 else
821                     StopOnPonderhit = true;
822             }
823         }
824
825         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
826             break;
827     }
828
829     rml.sort();
830
831     // If we are pondering, we shouldn't print the best move before we
832     // are told to do so
833     if (PonderSearch)
834         wait_for_stop_or_ponderhit();
835     else
836         // Print final search statistics
837         cout << "info nodes " << nodes_searched()
838              << " nps " << nps()
839              << " time " << current_search_time()
840              << " hashfull " << TT.full() << endl;
841
842     // Print the best move and the ponder move to the standard output
843     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
844     {
845         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
846         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
847     }
848     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
849     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
850         cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
851
852     cout << endl;
853
854     if (UseLogFile)
855     {
856         if (dbg_show_mean)
857             dbg_print_mean(LogFile);
858
859         if (dbg_show_hit_rate)
860             dbg_print_hit_rate(LogFile);
861
862         LogFile << "\nNodes: " << nodes_searched()
863                 << "\nNodes/second: " << nps()
864                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]);
865
866         StateInfo st;
867         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
868         LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) << endl;
869     }
870     return rml.get_move_score(0);
871   }
872
873
874   // root_search() is the function which searches the root node. It is
875   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
876   // scheme and prints some information to the standard output.
877
878   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value alpha, Value beta) {
879
880     Value oldAlpha = alpha;
881     Value value;
882     CheckInfo ci(pos);
883
884     // Loop through all the moves in the root move list
885     for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
886     {
887         if (alpha >= beta)
888         {
889             // We failed high, invalidate and skip next moves, leave node-counters
890             // and beta-counters as they are and quickly return, we will try to do
891             // a research at the next iteration with a bigger aspiration window.
892             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
893             continue;
894         }
895         int64_t nodes;
896         Move move;
897         StateInfo st;
898         Depth ext, newDepth;
899
900         RootMoveNumber = i + 1;
901         FailHigh = false;
902
903         // Save the current node count before the move is searched
904         nodes = nodes_searched();
905
906         // Reset beta cut-off counters
907         BetaCounter.clear();
908
909         // Pick the next root move, and print the move and the move number to
910         // the standard output.
911         move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
912
913         if (current_search_time() >= 1000)
914             cout << "info currmove " << move
915                  << " currmovenumber " << RootMoveNumber << endl;
916
917         // Decide search depth for this move
918         bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
919         bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
920         bool dangerous;
921         ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
922         newDepth = (Iteration - 2) * OnePly + ext + InitialDepth;
923
924         // Make the move, and search it
925         pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
926
927         if (i < MultiPV)
928         {
929             // Aspiration window is disabled in multi-pv case
930             if (MultiPV > 1)
931                 alpha = -VALUE_INFINITE;
932
933             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
934
935             // If the value has dropped a lot compared to the last iteration,
936             // set the boolean variable Problem to true. This variable is used
937             // for time managment: When Problem is true, we try to complete the
938             // current iteration before playing a move.
939             Problem = (   Iteration >= 2
940                        && value <= IterationInfo[Iteration - 1].value - ProblemMargin);
941
942             if (Problem && StopOnPonderhit)
943                 StopOnPonderhit = false;
944         }
945         else
946         {
947             // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
948             // if the move fails high will be re-searched at full depth.
949             if (   newDepth >= 3*OnePly
950                 && i >= MultiPV + LMRPVMoves
951                 && !dangerous
952                 && !captureOrPromotion
953                 && !move_is_castle(move))
954             {
955                 ss[0].reduction = OnePly;
956                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-OnePly, 1, true, 0);
957             } else
958                 value = alpha + 1; // Just to trigger next condition
959
960             if (value > alpha)
961             {
962                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
963
964                 if (value > alpha)
965                 {
966                     // Fail high! Set the boolean variable FailHigh to true, and
967                     // re-search the move using a PV search. The variable FailHigh
968                     // is used for time managment: We try to avoid aborting the
969                     // search prematurely during a fail high research.
970                     FailHigh = true;
971                     value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
972                 }
973             }
974         }
975
976         pos.undo_move(move);
977
978         // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
979         // was aborted because the user interrupted the search or because we
980         // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
981         // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
982         // move and/or PV.
983         if (AbortSearch)
984             break;
985
986         // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
987         // info is used to sort the root moves at the next iteration.
988         int64_t our, their;
989         BetaCounter.read(pos.side_to_move(), our, their);
990         rml.set_beta_counters(i, our, their);
991         rml.set_move_nodes(i, nodes_searched() - nodes);
992
993         assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
994
995         if (value <= alpha && i >= MultiPV)
996             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
997         else
998         {
999             // PV move or new best move!
1000
1001             // Update PV
1002             rml.set_move_score(i, value);
1003             update_pv(ss, 0);
1004             TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
1005             rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
1006
1007             if (MultiPV == 1)
1008             {
1009                 // We record how often the best move has been changed in each
1010                 // iteration. This information is used for time managment: When
1011                 // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1012                 if (i > 0)
1013                     BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
1014
1015                 // Print search information to the standard output
1016                 cout << "info depth " << Iteration
1017                      << " score " << value_to_string(value)
1018                      << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
1019                         ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
1020                      << " time "  << current_search_time()
1021                      << " nodes " << nodes_searched()
1022                      << " nps "   << nps()
1023                      << " pv ";
1024
1025                 for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
1026                     cout << ss[0].pv[j] << " ";
1027
1028                 cout << endl;
1029
1030                 if (UseLogFile)
1031                 {
1032                     ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
1033                                     : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
1034
1035                     LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
1036                                          nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
1037                 }
1038                 if (value > alpha)
1039                     alpha = value;
1040
1041                 // Reset the global variable Problem to false if the value isn't too
1042                 // far below the final value from the last iteration.
1043                 if (value > IterationInfo[Iteration - 1].value - NoProblemMargin)
1044                     Problem = false;
1045             }
1046             else // MultiPV > 1
1047             {
1048                 rml.sort_multipv(i);
1049                 for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
1050                 {
1051                     cout << "info multipv " << j + 1
1052                          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
1053                          << " depth " << ((j <= i)? Iteration : Iteration - 1)
1054                          << " time " << current_search_time()
1055                          << " nodes " << nodes_searched()
1056                          << " nps " << nps()
1057                          << " pv ";
1058
1059                     for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
1060                         cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1061
1062                     cout << endl;
1063                 }
1064                 alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV-1));
1065             }
1066         } // PV move or new best move
1067
1068         assert(alpha >= oldAlpha);
1069
1070         FailLow = (alpha == oldAlpha);
1071     }
1072     return alpha;
1073   }
1074
1075
1076   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1077
1078   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1079                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1080
1081     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1082     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1083     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1084     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1085
1086     Move movesSearched[256];
1087     EvalInfo ei;
1088     StateInfo st;
1089     const TTEntry* tte;
1090     Move ttMove, move;
1091     Depth ext, newDepth;
1092     Value oldAlpha, value;
1093     bool isCheck, mateThreat, singleReply, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1094     int moveCount = 0;
1095     Value bestValue = -VALUE_INFINITE;
1096
1097     if (depth < OnePly)
1098         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1099
1100     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1101     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1102     init_node(ss, ply, threadID);
1103
1104     // After init_node() that calls poll()
1105     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1106         return Value(0);
1107
1108     if (pos.is_draw())
1109         return VALUE_DRAW;
1110
1111     if (ply >= PLY_MAX - 1)
1112         return pos.is_check() ? quick_evaluate(pos) : evaluate(pos, ei, threadID);
1113
1114     // Mate distance pruning
1115     oldAlpha = alpha;
1116     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1117     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1118     if (alpha >= beta)
1119         return alpha;
1120
1121     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1122     // pruning, but only for move ordering. This is to avoid problems in
1123     // the following areas:
1124     //
1125     // * Repetition draw detection
1126     // * Fifty move rule detection
1127     // * Searching for a mate
1128     // * Printing of full PV line
1129     //
1130     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1131     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1132
1133     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1134     if (UseIIDAtPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 5*OnePly)
1135     {
1136         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1137         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1138         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1139     }
1140
1141     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1142     // to search all moves
1143     isCheck = pos.is_check();
1144     mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1145     CheckInfo ci(pos);
1146     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1147
1148     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
1149     // occurs.
1150     while (   alpha < beta
1151            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1152            && !thread_should_stop(threadID))
1153     {
1154       assert(move_is_ok(move));
1155
1156       singleReply = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1157       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1158       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1159
1160       // Decide the new search depth
1161       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleReply, mateThreat, &dangerous);
1162
1163       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1164       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1165       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1166       if (   depth >= 6 * OnePly
1167           && tte
1168           && move == tte->move()
1169           && ext < OnePly
1170           && is_lower_bound(tte->type())
1171           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1172       {
1173           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1174
1175           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1176           {
1177               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingleReplyMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1178
1179               if (excValue < ttValue - SingleReplyMargin)
1180                   ext = OnePly;
1181           }
1182       }
1183
1184       newDepth = depth - OnePly + ext;
1185
1186       // Update current move
1187       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1188
1189       // Make and search the move
1190       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1191
1192       if (moveCount == 1) // The first move in list is the PV
1193           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1194       else
1195       {
1196         // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1197         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1198         if (    depth >= 3*OnePly
1199             &&  moveCount >= LMRPVMoves
1200             && !dangerous
1201             && !captureOrPromotion
1202             && !move_is_castle(move)
1203             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1204         {
1205             ss[ply].reduction = OnePly;
1206             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-OnePly, ply+1, true, threadID);
1207         }
1208         else
1209             value = alpha + 1; // Just to trigger next condition
1210
1211         if (value > alpha) // Go with full depth non-pv search
1212         {
1213             ss[ply].reduction = Depth(0);
1214             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1215             if (value > alpha && value < beta)
1216             {
1217                 // When the search fails high at ply 1 while searching the first
1218                 // move at the root, set the flag failHighPly1. This is used for
1219                 // time managment:  We don't want to stop the search early in
1220                 // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
1221                 // result in a big drop in score at the root.
1222                 if (ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
1223                     Threads[threadID].failHighPly1 = true;
1224
1225                 // A fail high occurred. Re-search at full window (pv search)
1226                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1227                 Threads[threadID].failHighPly1 = false;
1228           }
1229         }
1230       }
1231       pos.undo_move(move);
1232
1233       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1234
1235       // New best move?
1236       if (value > bestValue)
1237       {
1238           bestValue = value;
1239           if (value > alpha)
1240           {
1241               alpha = value;
1242               update_pv(ss, ply);
1243               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1244                   ss[ply].mateKiller = move;
1245           }
1246           // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
1247           // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
1248           // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
1249           if (   ply == 1
1250               && Iteration >= 2
1251               && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
1252               Problem = true;
1253       }
1254
1255       // Split?
1256       if (   ActiveThreads > 1
1257           && bestValue < beta
1258           && depth >= MinimumSplitDepth
1259           && Iteration <= 99
1260           && idle_thread_exists(threadID)
1261           && !AbortSearch
1262           && !thread_should_stop(threadID)
1263           && split(pos, ss, ply, &alpha, &beta, &bestValue, VALUE_NONE,
1264                    depth, &moveCount, &mp, threadID, true))
1265           break;
1266     }
1267
1268     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1269     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1270     if (moveCount == 0)
1271         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1272
1273     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1274     // history counters, and killer moves.
1275     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1276         return bestValue;
1277
1278     if (bestValue <= oldAlpha)
1279         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1280
1281     else if (bestValue >= beta)
1282     {
1283         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1284         move = ss[ply].pv[ply];
1285         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1286         {
1287             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1288             update_killers(move, ss[ply]);
1289         }
1290         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1291     }
1292     else
1293         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1294
1295     return bestValue;
1296   }
1297
1298
1299   // search() is the search function for zero-width nodes.
1300
1301   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1302                int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1303
1304     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1305     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1306     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1307
1308     Move movesSearched[256];
1309     EvalInfo ei;
1310     StateInfo st;
1311     const TTEntry* tte;
1312     Move ttMove, move;
1313     Depth ext, newDepth;
1314     Value approximateEval, nullValue, value, futilityValue, futilityValueScaled;
1315     bool isCheck, useFutilityPruning, singleReply, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1316     bool mateThreat = false;
1317     int moveCount = 0;
1318     Value bestValue = -VALUE_INFINITE;
1319
1320     if (depth < OnePly)
1321         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1322
1323     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1324     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1325     init_node(ss, ply, threadID);
1326
1327     // After init_node() that calls poll()
1328     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1329         return Value(0);
1330
1331     if (pos.is_draw())
1332         return VALUE_DRAW;
1333
1334     if (ply >= PLY_MAX - 1)
1335         return pos.is_check() ? quick_evaluate(pos) : evaluate(pos, ei, threadID);
1336
1337     // Mate distance pruning
1338     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1339         return beta;
1340
1341     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1342         return beta - 1;
1343
1344     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1345     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exsists.
1346     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1347
1348     // Transposition table lookup
1349     tte = TT.retrieve(posKey);
1350     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1351
1352     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1353     {
1354         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1355         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1356     }
1357
1358     approximateEval = quick_evaluate(pos);
1359     isCheck = pos.is_check();
1360
1361     // Null move search
1362     if (    allowNullmove
1363         &&  depth > OnePly
1364         && !isCheck
1365         && !value_is_mate(beta)
1366         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1367         &&  approximateEval >= beta - NullMoveMargin)
1368     {
1369         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1370
1371         pos.do_null_move(st);
1372
1373         // Null move dynamic reduction based on depth
1374         int R = (depth >= 5 * OnePly ? 4 : 3);
1375
1376         // Null move dynamic reduction based on value
1377         if (approximateEval - beta > PawnValueMidgame)
1378             R++;
1379
1380         nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1381
1382         pos.undo_null_move();
1383
1384         if (nullValue >= beta)
1385         {
1386             if (depth < 6 * OnePly)
1387                 return beta;
1388
1389             // Do zugzwang verification search
1390             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1391             if (v >= beta)
1392                 return beta;
1393         } else {
1394             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1395             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1396             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1397             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1398             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1399             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1400             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1401                 mateThreat = true;
1402
1403             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1404             if (   depth < ThreatDepth
1405                 && ss[ply - 1].reduction
1406                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1407                 return beta - 1;
1408         }
1409     }
1410     // Null move search not allowed, try razoring
1411     else if (   !value_is_mate(beta)
1412              && depth < RazorDepth
1413              && approximateEval < beta - RazorApprMargins[int(depth) - 2]
1414              && ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1415              && ttMove == MOVE_NONE
1416              && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1417     {
1418         Value rbeta = beta - RazorMargins[int(depth) - 2];
1419         Value v = qsearch(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1420         if (v < rbeta)
1421           return v;
1422     }
1423
1424     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1425     if (UseIIDAtNonPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 8*OnePly &&
1426         !isCheck && evaluate(pos, ei, threadID) >= beta - IIDMargin)
1427     {
1428         search(pos, ss, beta, Min(depth/2, depth-2*OnePly), ply, false, threadID);
1429         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1430         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1431     }
1432
1433     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1434     // to search all moves.
1435     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1436     CheckInfo ci(pos);
1437     futilityValue = VALUE_NONE;
1438     useFutilityPruning = depth < SelectiveDepth && !isCheck;
1439
1440     // Calculate depth dependant futility pruning parameters
1441     const int FutilityMoveCountMargin = 3 + (1 << (3 * int(depth) / 8));
1442     const int FutilityValueMargin = 112 * bitScanReverse32(int(depth) * int(depth) / 2);
1443
1444     // Avoid calling evaluate() if we already have the score in TT
1445     if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1446         futilityValue = value_from_tt(tte->value(), ply) + FutilityValueMargin;
1447
1448     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1449     while (   bestValue < beta
1450            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1451            && !thread_should_stop(threadID))
1452     {
1453       assert(move_is_ok(move));
1454
1455       if (move == excludedMove)
1456           continue;
1457
1458       singleReply = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1459       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1460       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1461
1462       // Decide the new search depth
1463       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleReply, mateThreat, &dangerous);
1464
1465       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1466       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1467       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1468       if (   depth >= 8 * OnePly
1469           && tte
1470           && move == tte->move()
1471           && !excludedMove // Do not allow recursive single-reply search
1472           && ext < OnePly
1473           && is_lower_bound(tte->type())
1474           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1475       {
1476           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1477
1478           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1479           {
1480               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingleReplyMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1481
1482               if (excValue < ttValue - SingleReplyMargin)
1483                   ext = OnePly;
1484           }
1485       }
1486
1487       newDepth = depth - OnePly + ext;
1488
1489       // Update current move
1490       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1491
1492       // Futility pruning
1493       if (    useFutilityPruning
1494           && !dangerous
1495           && !captureOrPromotion
1496           &&  move != ttMove)
1497       {
1498           // Move count based pruning
1499           if (   moveCount >= FutilityMoveCountMargin
1500               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1501               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1502               continue;
1503
1504           // Value based pruning
1505           if (futilityValue == VALUE_NONE)
1506               futilityValue = evaluate(pos, ei, threadID) + FutilityValueMargin;
1507
1508           futilityValueScaled = futilityValue - moveCount * IncrementalFutilityMargin;
1509
1510           if (futilityValueScaled < beta)
1511           {
1512               if (futilityValueScaled > bestValue)
1513                   bestValue = futilityValueScaled;
1514               continue;
1515           }
1516       }
1517
1518       // Make and search the move
1519       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1520
1521       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1522       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1523       if (    depth >= 3*OnePly
1524           &&  moveCount >= LMRNonPVMoves
1525           && !dangerous
1526           && !captureOrPromotion
1527           && !move_is_castle(move)
1528           && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1529       {
1530           ss[ply].reduction = OnePly;
1531           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-OnePly, ply+1, true, threadID);
1532       }
1533       else
1534           value = beta; // Just to trigger next condition
1535
1536       if (value >= beta) // Go with full depth non-pv search
1537       {
1538           ss[ply].reduction = Depth(0);
1539           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1540       }
1541       pos.undo_move(move);
1542
1543       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1544
1545       // New best move?
1546       if (value > bestValue)
1547       {
1548           bestValue = value;
1549           if (value >= beta)
1550               update_pv(ss, ply);
1551
1552           if (value == value_mate_in(ply + 1))
1553               ss[ply].mateKiller = move;
1554       }
1555
1556       // Split?
1557       if (   ActiveThreads > 1
1558           && bestValue < beta
1559           && depth >= MinimumSplitDepth
1560           && Iteration <= 99
1561           && idle_thread_exists(threadID)
1562           && !AbortSearch
1563           && !thread_should_stop(threadID)
1564           && split(pos, ss, ply, &beta, &beta, &bestValue, futilityValue,
1565                    depth, &moveCount, &mp, threadID, false))
1566           break;
1567     }
1568
1569     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1570     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1571     if (moveCount == 0)
1572         return excludedMove ? beta - 1 : (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1573
1574     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1575     // history counters, and killer moves.
1576     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1577         return bestValue;
1578
1579     if (bestValue < beta)
1580         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1581     else
1582     {
1583         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1584         move = ss[ply].pv[ply];
1585         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1586         {
1587             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1588             update_killers(move, ss[ply]);
1589         }
1590         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1591     }
1592
1593     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1594
1595     return bestValue;
1596   }
1597
1598
1599   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1600   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1601   // less than OnePly).
1602
1603   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1604                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1605
1606     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1607     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1608     assert(depth <= 0);
1609     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1610     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1611
1612     EvalInfo ei;
1613     StateInfo st;
1614     Move ttMove, move;
1615     Value staticValue, bestValue, value, futilityValue;
1616     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck;
1617     const TTEntry* tte = NULL;
1618     int moveCount = 0;
1619     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1620
1621     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1622     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1623     init_node(ss, ply, threadID);
1624
1625     // After init_node() that calls poll()
1626     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1627         return Value(0);
1628
1629     if (pos.is_draw())
1630         return VALUE_DRAW;
1631
1632     // Transposition table lookup, only when not in PV
1633     if (!pvNode)
1634     {
1635         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1636         if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1637         {
1638             assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1639
1640             return value_from_tt(tte->value(), ply);
1641         }
1642     }
1643     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1644
1645     isCheck = pos.is_check();
1646     ei.futilityMargin = Value(0); // Manually initialize futilityMargin
1647
1648     // Evaluate the position statically
1649     if (isCheck)
1650         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1651
1652     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1653     {
1654         // Use the cached evaluation score if possible
1655         assert(ei.futilityMargin == Value(0));
1656
1657         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1658     }
1659     else
1660         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1661
1662     if (ply >= PLY_MAX - 1)
1663         return pos.is_check() ? quick_evaluate(pos) : evaluate(pos, ei, threadID);
1664
1665     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1666     // at least beta.
1667     bestValue = staticValue;
1668
1669     if (bestValue >= beta)
1670     {
1671         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1672         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin == 0)
1673             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1674
1675         return bestValue;
1676     }
1677
1678     if (bestValue > alpha)
1679         alpha = bestValue;
1680
1681     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1682     // to search the moves.  Because the depth is <= 0 here, only captures,
1683     // queen promotions and checks (only if depth == 0) will be generated.
1684     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H);
1685     CheckInfo ci(pos);
1686     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1687
1688     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1689     // occurs.
1690     while (   alpha < beta
1691            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1692     {
1693       assert(move_is_ok(move));
1694
1695       moveCount++;
1696       ss[ply].currentMove = move;
1697
1698       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1699
1700       // Futility pruning
1701       if (   enoughMaterial
1702           && !isCheck
1703           && !pvNode
1704           && !moveIsCheck
1705           &&  move != ttMove
1706           && !move_is_promotion(move)
1707           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1708       {
1709           futilityValue =  staticValue
1710                          + Max(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(move)),
1711                                pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move)))
1712                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0))
1713                          + FutilityMarginQS
1714                          + ei.futilityMargin;
1715
1716           if (futilityValue < alpha)
1717           {
1718               if (futilityValue > bestValue)
1719                   bestValue = futilityValue;
1720               continue;
1721           }
1722       }
1723
1724       // Don't search captures and checks with negative SEE values
1725       if (   !isCheck
1726           &&  move != ttMove
1727           && !move_is_promotion(move)
1728           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1729           continue;
1730
1731       // Make and search the move
1732       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1733       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1734       pos.undo_move(move);
1735
1736       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1737
1738       // New best move?
1739       if (value > bestValue)
1740       {
1741           bestValue = value;
1742           if (value > alpha)
1743           {
1744               alpha = value;
1745               update_pv(ss, ply);
1746           }
1747        }
1748     }
1749
1750     // All legal moves have been searched.  A special case: If we're in check
1751     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1752     if (!moveCount && pos.is_check()) // Mate!
1753         return value_mated_in(ply);
1754
1755     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1756
1757     // Update transposition table
1758     move = ss[ply].pv[ply];
1759     if (!pvNode)
1760     {
1761         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation of
1762         // the node, so keep this info to avoid a future costly evaluation() call.
1763         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.futilityMargin ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1764         Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1765
1766         if (bestValue < beta)
1767             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1768         else
1769             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1770     }
1771
1772     // Update killers only for good check moves
1773     if (alpha >= beta && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1774         update_killers(move, ss[ply]);
1775
1776     return bestValue;
1777   }
1778
1779
1780   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1781   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1782   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1783   // table, done a null move search, and searched the first move before
1784   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1785   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1786   // care of after we return from the split point.
1787
1788   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1789
1790     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1791     assert(ActiveThreads > 1);
1792
1793     Position pos = Position(sp->pos);
1794     CheckInfo ci(pos);
1795     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1796     Value value;
1797     Move move;
1798     bool isCheck = pos.is_check();
1799     bool useFutilityPruning =     sp->depth < SelectiveDepth
1800                               && !isCheck;
1801
1802     const int FutilityMoveCountMargin = 3 + (1 << (3 * int(sp->depth) / 8));
1803     const int FutilityValueMargin = 112 * bitScanReverse32(int(sp->depth) * int(sp->depth) / 2);
1804
1805     while (    sp->bestValue < sp->beta
1806            && !thread_should_stop(threadID)
1807            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
1808     {
1809       assert(move_is_ok(move));
1810
1811       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1812       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1813
1814       lock_grab(&(sp->lock));
1815       int moveCount = ++sp->moves;
1816       lock_release(&(sp->lock));
1817
1818       ss[sp->ply].currentMove = move;
1819
1820       // Decide the new search depth.
1821       bool dangerous;
1822       Depth ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1823       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1824
1825       // Prune?
1826       if (    useFutilityPruning
1827           && !dangerous
1828           && !captureOrPromotion)
1829       {
1830           // Move count based pruning
1831           if (   moveCount >= FutilityMoveCountMargin
1832               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
1833               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1834               continue;
1835
1836           // Value based pruning
1837           if (sp->futilityValue == VALUE_NONE)
1838           {
1839               EvalInfo ei;
1840               sp->futilityValue = evaluate(pos, ei, threadID) + FutilityValueMargin;
1841           }
1842
1843           Value futilityValueScaled = sp->futilityValue - moveCount * IncrementalFutilityMargin;
1844
1845           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1846           {
1847               if (futilityValueScaled > sp->bestValue) // Less then 1% of cases
1848               {
1849                   lock_grab(&(sp->lock));
1850                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1851                       sp->bestValue = futilityValueScaled;
1852                   lock_release(&(sp->lock));
1853               }
1854               continue;
1855           }
1856       }
1857
1858       // Make and search the move.
1859       StateInfo st;
1860       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1861
1862       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1863       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1864       if (   !dangerous
1865           &&  moveCount >= LMRNonPVMoves
1866           && !captureOrPromotion
1867           && !move_is_castle(move)
1868           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1869       {
1870           ss[sp->ply].reduction = OnePly;
1871           value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth - OnePly, sp->ply+1, true, threadID);
1872       }
1873       else
1874           value = sp->beta; // Just to trigger next condition
1875
1876       if (value >= sp->beta) // Go with full depth non-pv search
1877       {
1878           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1879           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1880       }
1881       pos.undo_move(move);
1882
1883       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1884
1885       if (thread_should_stop(threadID))
1886           break;
1887
1888       // New best move?
1889       if (value > sp->bestValue) // Less then 2% of cases
1890       {
1891           lock_grab(&(sp->lock));
1892           if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
1893           {
1894               sp->bestValue = value;
1895               if (sp->bestValue >= sp->beta)
1896               {
1897                   sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1898                   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1899                       if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
1900                           Threads[i].stop = true;
1901
1902                   sp->finished = true;
1903               }
1904           }
1905           lock_release(&(sp->lock));
1906       }
1907     }
1908
1909     lock_grab(&(sp->lock));
1910
1911     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
1912     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
1913     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
1914         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1915             if (sp->slaves[i])
1916                 Threads[i].stop = true;
1917
1918     sp->cpus--;
1919     sp->slaves[threadID] = 0;
1920
1921     lock_release(&(sp->lock));
1922   }
1923
1924
1925   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1926   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1927   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1928   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1929   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1930   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
1931   // after we return from the split point.
1932
1933   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
1934
1935     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1936     assert(ActiveThreads > 1);
1937
1938     Position pos = Position(sp->pos);
1939     CheckInfo ci(pos);
1940     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1941     Value value;
1942     Move move;
1943
1944     while (    sp->alpha < sp->beta
1945            && !thread_should_stop(threadID)
1946            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
1947     {
1948       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1949       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1950
1951       assert(move_is_ok(move));
1952
1953       lock_grab(&(sp->lock));
1954       int moveCount = ++sp->moves;
1955       lock_release(&(sp->lock));
1956
1957       ss[sp->ply].currentMove = move;
1958
1959       // Decide the new search depth.
1960       bool dangerous;
1961       Depth ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1962       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1963
1964       // Make and search the move.
1965       StateInfo st;
1966       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1967
1968       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1969       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1970       if (   !dangerous
1971           &&  moveCount >= LMRPVMoves
1972           && !captureOrPromotion
1973           && !move_is_castle(move)
1974           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1975       {
1976           ss[sp->ply].reduction = OnePly;
1977           value = -search(pos, ss, -sp->alpha, newDepth - OnePly, sp->ply+1, true, threadID);
1978       }
1979       else
1980           value = sp->alpha + 1; // Just to trigger next condition
1981
1982       if (value > sp->alpha) // Go with full depth non-pv search
1983       {
1984           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1985           value = -search(pos, ss, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1986
1987           if (value > sp->alpha && value < sp->beta)
1988           {
1989               // When the search fails high at ply 1 while searching the first
1990               // move at the root, set the flag failHighPly1.  This is used for
1991               // time managment: We don't want to stop the search early in
1992               // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
1993               // result in a big drop in score at the root.
1994               if (sp->ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
1995                   Threads[threadID].failHighPly1 = true;
1996
1997               value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
1998               Threads[threadID].failHighPly1 = false;
1999         }
2000       }
2001       pos.undo_move(move);
2002
2003       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
2004
2005       if (thread_should_stop(threadID))
2006           break;
2007
2008       // New best move?
2009       lock_grab(&(sp->lock));
2010       if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
2011       {
2012           sp->bestValue = value;
2013           if (value > sp->alpha)
2014           {
2015               sp->alpha = value;
2016               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
2017               if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
2018                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
2019
2020               if (value >= sp->beta)
2021               {
2022                   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2023                       if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
2024                           Threads[i].stop = true;
2025
2026                   sp->finished = true;
2027               }
2028         }
2029         // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
2030         // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
2031         // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
2032         if (   sp->ply == 1
2033             && Iteration >= 2
2034             && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
2035             Problem = true;
2036       }
2037       lock_release(&(sp->lock));
2038     }
2039
2040     lock_grab(&(sp->lock));
2041
2042     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
2043     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
2044     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
2045         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2046             if (sp->slaves[i])
2047                 Threads[i].stop = true;
2048
2049     sp->cpus--;
2050     sp->slaves[threadID] = 0;
2051
2052     lock_release(&(sp->lock));
2053   }
2054
2055   /// The BetaCounterType class
2056
2057   BetaCounterType::BetaCounterType() { clear(); }
2058
2059   void BetaCounterType::clear() {
2060
2061     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2062         Threads[i].betaCutOffs[WHITE] = Threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2063   }
2064
2065   void BetaCounterType::add(Color us, Depth d, int threadID) {
2066
2067     // Weighted count based on depth
2068     Threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d);
2069   }
2070
2071   void BetaCounterType::read(Color us, int64_t& our, int64_t& their) {
2072
2073     our = their = 0UL;
2074     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2075     {
2076         our += Threads[i].betaCutOffs[us];
2077         their += Threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2078     }
2079   }
2080
2081
2082   /// The RootMove class
2083
2084   // Constructor
2085
2086   RootMove::RootMove() {
2087     nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL;
2088   }
2089
2090   // RootMove::operator<() is the comparison function used when
2091   // sorting the moves.  A move m1 is considered to be better
2092   // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
2093   // have equal score but m1 has the higher node count.
2094
2095   bool RootMove::operator<(const RootMove& m) const {
2096
2097     if (score != m.score)
2098         return (score < m.score);
2099
2100     return theirBeta <= m.theirBeta;
2101   }
2102
2103   /// The RootMoveList class
2104
2105   // Constructor
2106
2107   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2108
2109     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2110     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2111
2112     // Generate all legal moves
2113     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2114
2115     // Add each move to the moves[] array
2116     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2117     {
2118         bool includeMove = includeAllMoves;
2119
2120         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2121             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2122
2123         if (!includeMove)
2124             continue;
2125
2126         // Find a quick score for the move
2127         StateInfo st;
2128         SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2129         init_ss_array(ss);
2130
2131         moves[count].move = cur->move;
2132         pos.do_move(moves[count].move, st);
2133         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
2134         pos.undo_move(moves[count].move);
2135         moves[count].pv[0] = moves[count].move;
2136         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2137         count++;
2138     }
2139     sort();
2140   }
2141
2142
2143   // Simple accessor methods for the RootMoveList class
2144
2145   inline Move RootMoveList::get_move(int moveNum) const {
2146     return moves[moveNum].move;
2147   }
2148
2149   inline Value RootMoveList::get_move_score(int moveNum) const {
2150     return moves[moveNum].score;
2151   }
2152
2153   inline void RootMoveList::set_move_score(int moveNum, Value score) {
2154     moves[moveNum].score = score;
2155   }
2156
2157   inline void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2158     moves[moveNum].nodes = nodes;
2159     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2160   }
2161
2162   inline void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2163     moves[moveNum].ourBeta = our;
2164     moves[moveNum].theirBeta = their;
2165   }
2166
2167   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2168     int j;
2169     for(j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2170       moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2171     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2172   }
2173
2174   inline Move RootMoveList::get_move_pv(int moveNum, int i) const {
2175     return moves[moveNum].pv[i];
2176   }
2177
2178   inline int64_t RootMoveList::get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const {
2179     return moves[moveNum].cumulativeNodes;
2180   }
2181
2182   inline int RootMoveList::move_count() const {
2183     return count;
2184   }
2185
2186
2187   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2188   // iteration.
2189
2190   inline void RootMoveList::sort() {
2191
2192     sort_multipv(count - 1); // all items
2193   }
2194
2195
2196   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2197   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2198   // correctly in MultiPV mode.
2199
2200   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2201
2202     for (int i = 1; i <= n; i++)
2203     {
2204       RootMove rm = moves[i];
2205       int j;
2206       for (j = i; j > 0 && moves[j-1] < rm; j--)
2207           moves[j] = moves[j-1];
2208       moves[j] = rm;
2209     }
2210   }
2211
2212
2213   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2214   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the search
2215   // stack object corresponding to the current node.  Once every
2216   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2217   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2218
2219   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2220
2221     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2222     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2223
2224     Threads[threadID].nodes++;
2225
2226     if (threadID == 0)
2227     {
2228         NodesSincePoll++;
2229         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
2230         {
2231             poll();
2232             NodesSincePoll = 0;
2233         }
2234     }
2235     ss[ply].init(ply);
2236     ss[ply+2].initKillers();
2237
2238     if (Threads[threadID].printCurrentLine)
2239         print_current_line(ss, ply, threadID);
2240   }
2241
2242
2243   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.  It
2244   // updates the PV in the SearchStack object corresponding to the current
2245   // node.
2246
2247   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2248     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2249
2250     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2251     int p;
2252     for(p = ply + 1; ss[ply+1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2253       ss[ply].pv[p] = ss[ply+1].pv[p];
2254     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2255   }
2256
2257
2258   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points.  The
2259   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2260   // the PV at the parent node.
2261
2262   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
2263     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2264
2265     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2266     int p;
2267     for(p = ply + 1; ss[ply+1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2268       ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply+1].pv[p];
2269     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2270   }
2271
2272
2273   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2274   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2275   // if the moving piece is the same in both moves).  The first move is
2276   // assumed to be the move that was made to reach the current position, while
2277   // the second move is assumed to be a move from the current position.
2278
2279   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
2280
2281     Square f1, t1, f2, t2;
2282     Piece p;
2283
2284     assert(move_is_ok(m1));
2285     assert(move_is_ok(m2));
2286
2287     if (m2 == MOVE_NONE)
2288         return false;
2289
2290     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
2291     f2 = move_from(m2);
2292     t1 = move_to(m1);
2293     if (f2 == t1)
2294         return true;
2295
2296     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
2297     t2 = move_to(m2);
2298     f1 = move_from(m1);
2299     if (t2 == f1)
2300         return true;
2301
2302     // Case 3: Moving through the vacated square
2303     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
2304         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2305       return true;
2306
2307     // Case 4: The destination square for m2 is attacked by the moving piece in m1
2308     p = pos.piece_on(t1);
2309     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
2310         return true;
2311
2312     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
2313     if (   piece_is_slider(p)
2314         && bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
2315         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
2316     {
2317         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
2318         Color us = pos.side_to_move();
2319         Square ksq = pos.king_square(us);
2320         clear_bit(&occ, f2);
2321         if (type_of_piece(p) == BISHOP)
2322         {
2323             if (bit_is_set(bishop_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2324                 return true;
2325         }
2326         else if (type_of_piece(p) == ROOK)
2327         {
2328             if (bit_is_set(rook_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2329                 return true;
2330         }
2331         else
2332         {
2333             assert(type_of_piece(p) == QUEEN);
2334             if (bit_is_set(queen_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2335                 return true;
2336         }
2337     }
2338     return false;
2339   }
2340
2341
2342   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2343   // eventually compensated for the ply.
2344
2345   bool value_is_mate(Value value) {
2346
2347     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2348
2349     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2350           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2351   }
2352
2353
2354   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2355   // killer moves of that ply.
2356
2357   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2358
2359       const Move* k = ss.killers;
2360       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2361           if (*k == m)
2362               return true;
2363
2364       return false;
2365   }
2366
2367
2368   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2369   // or with extended depth.  Certain classes of moves (checking moves, in
2370   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2371   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2372   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2373   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2374
2375   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool captureOrPromotion,
2376                   bool check, bool singleReply, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2377
2378     assert(m != MOVE_NONE);
2379
2380     Depth result = Depth(0);
2381     *dangerous = check | singleReply | mateThreat;
2382
2383     if (*dangerous)
2384     {
2385         if (check)
2386             result += CheckExtension[pvNode];
2387
2388         if (singleReply)
2389             result += SingleReplyExtension[pvNode];
2390
2391         if (mateThreat)
2392             result += MateThreatExtension[pvNode];
2393     }
2394
2395     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2396     {
2397         Color c = pos.side_to_move();
2398         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2399         {
2400             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2401             *dangerous = true;
2402         }
2403         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2404         {
2405             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2406             *dangerous = true;
2407         }
2408     }
2409
2410     if (   captureOrPromotion
2411         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2412         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2413             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2414         && !move_is_promotion(m)
2415         && !move_is_ep(m))
2416     {
2417         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2418         *dangerous = true;
2419     }
2420
2421     if (   pvNode
2422         && captureOrPromotion
2423         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2424         && pos.see_sign(m) >= 0)
2425     {
2426         result += OnePly/2;
2427         *dangerous = true;
2428     }
2429
2430     return Min(result, OnePly);
2431   }
2432
2433
2434   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2435   // doing a 'null move' should be allowed.  In order to avoid zugzwang
2436   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2437   // little material left.  Currently, the test is a bit too simple:  Null
2438   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.  It's
2439   // probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2440   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2441
2442   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2443
2444     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2445   }
2446
2447
2448   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move.  Only
2449   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2450   // candidates for pruning.
2451
2452   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2453
2454     assert(move_is_ok(m));
2455     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2456     assert(!pos.move_is_check(m));
2457     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2458     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2459
2460     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2461
2462     mfrom = move_from(m);
2463     mto = move_to(m);
2464     tfrom = move_from(threat);
2465     tto = move_to(threat);
2466
2467     // Case 1: Castling moves are never pruned
2468     if (move_is_castle(m))
2469         return false;
2470
2471     // Case 2: Don't prune moves which move the threatened piece
2472     if (!PruneEscapeMoves && threat != MOVE_NONE && mfrom == tto)
2473         return false;
2474
2475     // Case 3: If the threatened piece has value less than or equal to the
2476     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2477     if (   !PruneDefendingMoves
2478         && threat != MOVE_NONE
2479         && pos.move_is_capture(threat)
2480         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2481             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2482         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2483         return false;
2484
2485     // Case 4: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2486     // prune safe moves which block its ray.
2487     if (  !PruneBlockingMoves
2488         && threat != MOVE_NONE
2489         && piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2490         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2491         && pos.see_sign(m) >= 0)
2492         return false;
2493
2494     return true;
2495   }
2496
2497
2498   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2499   // can be used at a given point in search.
2500
2501   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2502
2503     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2504
2505     return   (   tte->depth() >= depth
2506               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2507               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2508
2509           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2510               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2511   }
2512
2513
2514   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2515   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2516
2517   void update_history(const Position& pos, Move m, Depth depth,
2518                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2519
2520     H.success(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2521
2522     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2523     {
2524         assert(m != movesSearched[i]);
2525         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(movesSearched[i]))
2526             H.failure(pos.piece_on(move_from(movesSearched[i])), move_to(movesSearched[i]), depth);
2527     }
2528   }
2529
2530
2531   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2532   // among the killer moves of that ply.
2533
2534   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2535
2536     if (m == ss.killers[0])
2537         return;
2538
2539     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2540         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2541
2542     ss.killers[0] = m;
2543   }
2544
2545
2546   // fail_high_ply_1() checks if some thread is currently resolving a fail
2547   // high at ply 1 at the node below the first root node.  This information
2548   // is used for time managment.
2549
2550   bool fail_high_ply_1() {
2551
2552     for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2553         if (Threads[i].failHighPly1)
2554             return true;
2555
2556     return false;
2557   }
2558
2559
2560   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2561   // since the beginning of the current search.
2562
2563   int current_search_time() {
2564     return get_system_time() - SearchStartTime;
2565   }
2566
2567
2568   // nps() computes the current nodes/second count.
2569
2570   int nps() {
2571     int t = current_search_time();
2572     return (t > 0)? int((nodes_searched() * 1000) / t) : 0;
2573   }
2574
2575
2576   // poll() performs two different functions:  It polls for user input, and it
2577   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2578   // search.
2579
2580   void poll() {
2581
2582     static int lastInfoTime;
2583     int t = current_search_time();
2584
2585     //  Poll for input
2586     if (Bioskey())
2587     {
2588         // We are line oriented, don't read single chars
2589         std::string command;
2590         if (!std::getline(std::cin, command))
2591             command = "quit";
2592
2593         if (command == "quit")
2594         {
2595             AbortSearch = true;
2596             PonderSearch = false;
2597             Quit = true;
2598             return;
2599         }
2600         else if (command == "stop")
2601         {
2602             AbortSearch = true;
2603             PonderSearch = false;
2604         }
2605         else if (command == "ponderhit")
2606             ponderhit();
2607     }
2608     // Print search information
2609     if (t < 1000)
2610         lastInfoTime = 0;
2611
2612     else if (lastInfoTime > t)
2613         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2614         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2615         lastInfoTime = 0;
2616
2617     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2618     {
2619         lastInfoTime = t;
2620         lock_grab(&IOLock);
2621         if (dbg_show_mean)
2622             dbg_print_mean();
2623
2624         if (dbg_show_hit_rate)
2625             dbg_print_hit_rate();
2626
2627         cout << "info nodes " << nodes_searched() << " nps " << nps()
2628              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2629         lock_release(&IOLock);
2630         if (ShowCurrentLine)
2631             Threads[0].printCurrentLine = true;
2632     }
2633     // Should we stop the search?
2634     if (PonderSearch)
2635         return;
2636
2637     bool overTime =     t > AbsoluteMaxSearchTime
2638                      || (RootMoveNumber == 1 && t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime && !FailLow) //FIXME: We are not checking any problem flags, BUG?
2639                      || (  !FailHigh && !FailLow && !fail_high_ply_1() && !Problem
2640                          && t > 6*(MaxSearchTime + ExtraSearchTime));
2641
2642     if (   (Iteration >= 3 && (!InfiniteSearch && overTime))
2643         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2644         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && nodes_searched() >= MaxNodes))
2645         AbortSearch = true;
2646   }
2647
2648
2649   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2650   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2651   // it correctly predicted the opponent's move.
2652
2653   void ponderhit() {
2654
2655     int t = current_search_time();
2656     PonderSearch = false;
2657     if (Iteration >= 3 &&
2658        (!InfiniteSearch && (StopOnPonderhit ||
2659                             t > AbsoluteMaxSearchTime ||
2660                             (RootMoveNumber == 1 &&
2661                              t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime && !FailLow) ||
2662                             (!FailHigh && !FailLow && !fail_high_ply_1() && !Problem &&
2663                              t > 6*(MaxSearchTime + ExtraSearchTime)))))
2664       AbortSearch = true;
2665   }
2666
2667
2668   // print_current_line() prints the current line of search for a given
2669   // thread.  Called when the UCI option UCI_ShowCurrLine is 'true'.
2670
2671   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2672
2673     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2674     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2675
2676     if (!Threads[threadID].idle)
2677     {
2678         lock_grab(&IOLock);
2679         cout << "info currline " << (threadID + 1);
2680         for (int p = 0; p < ply; p++)
2681             cout << " " << ss[p].currentMove;
2682
2683         cout << endl;
2684         lock_release(&IOLock);
2685     }
2686     Threads[threadID].printCurrentLine = false;
2687     if (threadID + 1 < ActiveThreads)
2688         Threads[threadID + 1].printCurrentLine = true;
2689   }
2690
2691
2692   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2693
2694   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2695
2696     for (int i = 0; i < 3; i++)
2697     {
2698         ss[i].init(i);
2699         ss[i].initKillers();
2700     }
2701   }
2702
2703
2704   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2705   // while the program is pondering.  The point is to work around a wrinkle in
2706   // the UCI protocol:  When pondering, the engine is not allowed to give a
2707   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2708   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2709   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2710
2711   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2712
2713     std::string command;
2714
2715     while (true)
2716     {
2717         if (!std::getline(std::cin, command))
2718             command = "quit";
2719
2720         if (command == "quit")
2721         {
2722             Quit = true;
2723             break;
2724         }
2725         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2726             break;
2727     }
2728   }
2729
2730
2731   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2732   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2733   // object for which the current thread is the master.
2734
2735   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp) {
2736     assert(threadID >= 0 && threadID < THREAD_MAX);
2737
2738     Threads[threadID].running = true;
2739
2740     while(true) {
2741       if(AllThreadsShouldExit && threadID != 0)
2742         break;
2743
2744       // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled instead
2745       // of wasting CPU time polling for work:
2746       while(threadID != 0 && (Idle || threadID >= ActiveThreads)) {
2747 #if !defined(_MSC_VER)
2748         pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2749         if(Idle || threadID >= ActiveThreads)
2750           pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2751         pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2752 #else
2753         WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2754 #endif
2755       }
2756
2757       // If this thread has been assigned work, launch a search
2758       if(Threads[threadID].workIsWaiting) {
2759         Threads[threadID].workIsWaiting = false;
2760         if(Threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2761           sp_search_pv(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2762         else
2763           sp_search(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2764         Threads[threadID].idle = true;
2765       }
2766
2767       // If this thread is the master of a split point and all threads have
2768       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2769       if(waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2770         return;
2771     }
2772
2773     Threads[threadID].running = false;
2774   }
2775
2776
2777   // init_split_point_stack() is called during program initialization, and
2778   // initializes all split point objects.
2779
2780   void init_split_point_stack() {
2781     for(int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2782       for(int j = 0; j < MaxActiveSplitPoints; j++) {
2783         SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2784         lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2785       }
2786   }
2787
2788
2789   // destroy_split_point_stack() is called when the program exits, and
2790   // destroys all locks in the precomputed split point objects.
2791
2792   void destroy_split_point_stack() {
2793     for(int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2794       for(int j = 0; j < MaxActiveSplitPoints; j++)
2795         lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2796   }
2797
2798
2799   // thread_should_stop() checks whether the thread with a given threadID has
2800   // been asked to stop, directly or indirectly.  This can happen if a beta
2801   // cutoff has occured in thre thread's currently active split point, or in
2802   // some ancestor of the current split point.
2803
2804   bool thread_should_stop(int threadID) {
2805     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2806
2807     SplitPoint* sp;
2808
2809     if(Threads[threadID].stop)
2810       return true;
2811     if(ActiveThreads <= 2)
2812       return false;
2813     for(sp = Threads[threadID].splitPoint; sp != NULL; sp = sp->parent)
2814       if(sp->finished) {
2815         Threads[threadID].stop = true;
2816         return true;
2817       }
2818     return false;
2819   }
2820
2821
2822   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2823   // available to help the thread with threadID "master" at a split point.  An
2824   // obvious requirement is that "slave" must be idle.  With more than two
2825   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2826   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2827   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2828   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2829
2830   bool thread_is_available(int slave, int master) {
2831     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2832     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2833     assert(ActiveThreads > 1);
2834
2835     if(!Threads[slave].idle || slave == master)
2836       return false;
2837
2838     if(Threads[slave].activeSplitPoints == 0)
2839       // No active split points means that the thread is available as a slave
2840       // for any other thread.
2841       return true;
2842
2843     if(ActiveThreads == 2)
2844       return true;
2845
2846     // Apply the "helpful master" concept if possible.
2847     if(SplitPointStack[slave][Threads[slave].activeSplitPoints-1].slaves[master])
2848       return true;
2849
2850     return false;
2851   }
2852
2853
2854   // idle_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2855   // a slave for the thread with threadID "master".
2856
2857   bool idle_thread_exists(int master) {
2858     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2859     assert(ActiveThreads > 1);
2860
2861     for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2862       if(thread_is_available(i, master))
2863         return true;
2864     return false;
2865   }
2866
2867
2868   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2869   // several threads at PV nodes.  If it does not succeed in splitting the
2870   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2871   // split point objects), the function immediately returns false.  If
2872   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2873   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2874   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2875   // helper threads that they have been assigned work.  This will cause them
2876   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv().  When all
2877   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2878   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2879
2880   bool split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
2881              Value* alpha, Value* beta, Value* bestValue, const Value futilityValue,
2882              Depth depth, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2883
2884     assert(p.is_ok());
2885     assert(sstck != NULL);
2886     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2887     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE && *bestValue <= *alpha);
2888     assert(!pvNode || *alpha < *beta);
2889     assert(*beta <= VALUE_INFINITE);
2890     assert(depth > Depth(0));
2891     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2892     assert(ActiveThreads > 1);
2893
2894     SplitPoint* splitPoint;
2895     int i;
2896
2897     lock_grab(&MPLock);
2898
2899     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2900     // active split points, don't split.
2901     if(!idle_thread_exists(master) ||
2902        Threads[master].activeSplitPoints >= MaxActiveSplitPoints) {
2903       lock_release(&MPLock);
2904       return false;
2905     }
2906
2907     // Pick the next available split point object from the split point stack
2908     splitPoint = SplitPointStack[master] + Threads[master].activeSplitPoints;
2909     Threads[master].activeSplitPoints++;
2910
2911     // Initialize the split point object
2912     splitPoint->parent = Threads[master].splitPoint;
2913     splitPoint->finished = false;
2914     splitPoint->ply = ply;
2915     splitPoint->depth = depth;
2916     splitPoint->alpha = pvNode? *alpha : (*beta - 1);
2917     splitPoint->beta = *beta;
2918     splitPoint->pvNode = pvNode;
2919     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2920     splitPoint->futilityValue = futilityValue;
2921     splitPoint->master = master;
2922     splitPoint->mp = mp;
2923     splitPoint->moves = *moves;
2924     splitPoint->cpus = 1;
2925     splitPoint->pos.copy(p);
2926     splitPoint->parentSstack = sstck;
2927     for(i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2928       splitPoint->slaves[i] = 0;
2929
2930     // Copy the current position and the search stack to the master thread
2931     memcpy(splitPoint->sstack[master], sstck, (ply+1)*sizeof(SearchStack));
2932     Threads[master].splitPoint = splitPoint;
2933
2934     // Make copies of the current position and search stack for each thread
2935     for(i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint;
2936         i++)
2937       if(thread_is_available(i, master)) {
2938         memcpy(splitPoint->sstack[i], sstck, (ply+1)*sizeof(SearchStack));
2939         Threads[i].splitPoint = splitPoint;
2940         splitPoint->slaves[i] = 1;
2941         splitPoint->cpus++;
2942       }
2943
2944     // Tell the threads that they have work to do.  This will make them leave
2945     // their idle loop.
2946     for(i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2947       if(i == master || splitPoint->slaves[i]) {
2948         Threads[i].workIsWaiting = true;
2949         Threads[i].idle = false;
2950         Threads[i].stop = false;
2951       }
2952
2953     lock_release(&MPLock);
2954
2955     // Everything is set up.  The master thread enters the idle loop, from
2956     // which it will instantly launch a search, because its workIsWaiting
2957     // slot is 'true'.  We send the split point as a second parameter to the
2958     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2959     // loop when all threads have finished their work at this split point
2960     // (i.e. when // splitPoint->cpus == 0).
2961     idle_loop(master, splitPoint);
2962
2963     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2964     // finished. Update alpha, beta and bestvalue, and return.
2965     lock_grab(&MPLock);
2966     if(pvNode) *alpha = splitPoint->alpha;
2967     *beta = splitPoint->beta;
2968     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2969     Threads[master].stop = false;
2970     Threads[master].idle = false;
2971     Threads[master].activeSplitPoints--;
2972     Threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2973     lock_release(&MPLock);
2974
2975     return true;
2976   }
2977
2978
2979   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2980   // to start a new search from the root.
2981
2982   void wake_sleeping_threads() {
2983     if(ActiveThreads > 1) {
2984       for(int i = 1; i < ActiveThreads; i++) {
2985         Threads[i].idle = true;
2986         Threads[i].workIsWaiting = false;
2987       }
2988 #if !defined(_MSC_VER)
2989       pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2990       pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2991       pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2992 #else
2993       for(int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
2994         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2995 #endif
2996     }
2997   }
2998
2999
3000   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
3001   // launched.  It simply calls the idle_loop() function with the supplied
3002   // threadID.  There are two versions of this function; one for POSIX threads
3003   // and one for Windows threads.
3004
3005 #if !defined(_MSC_VER)
3006
3007   void *init_thread(void *threadID) {
3008     idle_loop(*(int *)threadID, NULL);
3009     return NULL;
3010   }
3011
3012 #else
3013
3014   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
3015     idle_loop(*(int *)threadID, NULL);
3016     return NULL;
3017   }
3018
3019 #endif
3020
3021 }