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