Incremental Futility Margin
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2009 Marco Costalba
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cstring>
27 #include <fstream>
28 #include <iostream>
29 #include <sstream>
30
31 #include "book.h"
32 #include "evaluate.h"
33 #include "history.h"
34 #include "misc.h"
35 #include "movegen.h"
36 #include "movepick.h"
37 #include "lock.h"
38 #include "san.h"
39 #include "search.h"
40 #include "thread.h"
41 #include "tt.h"
42 #include "ucioption.h"
43
44
45 ////
46 //// Local definitions
47 ////
48
49 namespace {
50
51   /// Types
52
53   // IterationInfoType stores search results for each iteration
54   //
55   // Because we use relatively small (dynamic) aspiration window,
56   // there happens many fail highs and fail lows in root. And
57   // because we don't do researches in those cases, "value" stored
58   // here is not necessarily exact. Instead in case of fail high/low
59   // we guess what the right value might be and store our guess
60   // as a "speculated value" and then move on. Speculated values are
61   // used just to calculate aspiration window width, so also if are
62   // not exact is not big a problem.
63
64   struct IterationInfoType {
65
66     IterationInfoType(Value v = Value(0), Value sv = Value(0))
67     : value(v), speculatedValue(sv) {}
68
69     Value value, speculatedValue;
70   };
71
72
73   // The BetaCounterType class is used to order moves at ply one.
74   // Apart for the first one that has its score, following moves
75   // normally have score -VALUE_INFINITE, so are ordered according
76   // to the number of beta cutoffs occurred under their subtree during
77   // the last iteration. The counters are per thread variables to avoid
78   // concurrent accessing under SMP case.
79
80   struct BetaCounterType {
81
82     BetaCounterType();
83     void clear();
84     void add(Color us, Depth d, int threadID);
85     void read(Color us, int64_t& our, int64_t& their);
86   };
87
88
89   // The RootMove class is used for moves at the root at the tree.  For each
90   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
91   // in the case of moves which fail low).
92
93   struct RootMove {
94
95     RootMove();
96     bool operator<(const RootMove&); // used to sort
97
98     Move move;
99     Value score;
100     int64_t nodes, cumulativeNodes;
101     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
102     int64_t ourBeta, theirBeta;
103   };
104
105
106   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
107   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
108
109   class RootMoveList {
110
111   public:
112     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
113     inline Move get_move(int moveNum) const;
114     inline Value get_move_score(int moveNum) const;
115     inline void set_move_score(int moveNum, Value score);
116     inline void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
117     inline void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
118     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
119     inline Move get_move_pv(int moveNum, int i) const;
120     inline int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const;
121     inline int move_count() const;
122     Move scan_for_easy_move() const;
123     inline void sort();
124     void sort_multipv(int n);
125
126   private:
127     static const int MaxRootMoves = 500;
128     RootMove moves[MaxRootMoves];
129     int count;
130   };
131
132
133   /// Constants
134
135   // Search depth at iteration 1
136   const Depth InitialDepth = OnePly /*+ OnePly/2*/;
137
138   // Depth limit for selective search
139   const Depth SelectiveDepth = 7 * OnePly;
140
141   // Use internal iterative deepening?
142   const bool UseIIDAtPVNodes = true;
143   const bool UseIIDAtNonPVNodes = false;
144
145   // Internal iterative deepening margin. At Non-PV moves, when
146   // UseIIDAtNonPVNodes is true, we do an internal iterative deepening
147   // search when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
148   const Value IIDMargin = Value(0x100);
149
150   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
151   // better than the second best move.
152   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
153
154   // Problem margin. If the score of the first move at iteration N+1 has
155   // dropped by more than this since iteration N, the boolean variable
156   // "Problem" is set to true, which will make the program spend some extra
157   // time looking for a better move.
158   const Value ProblemMargin = Value(0x28);
159
160   // No problem margin. If the boolean "Problem" is true, and a new move
161   // is found at the root which is less than NoProblemMargin worse than the
162   // best move from the previous iteration, Problem is set back to false.
163   const Value NoProblemMargin = Value(0x14);
164
165   // Null move margin. A null move search will not be done if the approximate
166   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
167   const Value NullMoveMargin = Value(0x300);
168
169   // Pruning criterions. See the code and comments in ok_to_prune() to
170   // understand their precise meaning.
171   const bool PruneEscapeMoves    = false;
172   const bool PruneDefendingMoves = false;
173   const bool PruneBlockingMoves  = false;
174
175   // Margins for futility pruning in the quiescence search, and at frontier
176   // and near frontier nodes.
177   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
178
179   // Each move futility margin is decreased
180   const Value IncrementalFutilityMargin = Value(0xA);
181
182   // Remaining depth:                  1 ply         1.5 ply       2 ply         2.5 ply       3 ply         3.5 ply
183   const Value FutilityMargins[12] = { Value(0x100), Value(0x120), Value(0x200), Value(0x220), Value(0x250), Value(0x270),
184   //                                   4 ply         4.5 ply       5 ply         5.5 ply       6 ply         6.5 ply
185                                       Value(0x2A0), Value(0x2C0), Value(0x340), Value(0x360), Value(0x3A0), Value(0x3C0) };
186   // Razoring
187   const Depth RazorDepth = 4*OnePly;
188
189   // Remaining depth:                 1 ply         1.5 ply       2 ply         2.5 ply       3 ply         3.5 ply
190   const Value RazorMargins[6]     = { Value(0x180), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x3C0), Value(0x3C0), Value(0x3C0) };
191
192   // Remaining depth:                 1 ply         1.5 ply       2 ply         2.5 ply       3 ply         3.5 ply
193   const Value RazorApprMargins[6] = { Value(0x520), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x300) };
194
195
196   /// Variables initialized by UCI options
197
198   // Minimum number of full depth (i.e. non-reduced) moves at PV and non-PV nodes
199   int LMRPVMoves, LMRNonPVMoves; // heavy SMP read access for the latter
200
201   // Depth limit for use of dynamic threat detection
202   Depth ThreatDepth; // heavy SMP read access
203
204   // Last seconds noise filtering (LSN)
205   const bool UseLSNFiltering = true;
206   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
207   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
208   bool loseOnTime = false;
209
210   // Extensions. Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
211   // There is heavy SMP read access on these arrays
212   Depth CheckExtension[2], SingleReplyExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
213   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
214
215   // Iteration counters
216   int Iteration;
217   BetaCounterType BetaCounter; // has per-thread internal data
218
219   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
220   IterationInfoType IterationInfo[PLY_MAX_PLUS_2];
221   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
222
223   // MultiPV mode
224   int MultiPV;
225
226   // Time managment variables
227   int SearchStartTime;
228   int MaxNodes, MaxDepth;
229   int MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
230   int RootMoveNumber;
231   bool InfiniteSearch;
232   bool PonderSearch;
233   bool StopOnPonderhit;
234   bool AbortSearch; // heavy SMP read access
235   bool Quit;
236   bool FailHigh;
237   bool FailLow;
238   bool Problem;
239
240   // Show current line?
241   bool ShowCurrentLine;
242
243   // Log file
244   bool UseLogFile;
245   std::ofstream LogFile;
246
247   // MP related variables
248   int ActiveThreads = 1;
249   Depth MinimumSplitDepth;
250   int MaxThreadsPerSplitPoint;
251   Thread Threads[THREAD_MAX];
252   Lock MPLock;
253   Lock IOLock;
254   bool AllThreadsShouldExit = false;
255   const int MaxActiveSplitPoints = 8;
256   SplitPoint SplitPointStack[THREAD_MAX][MaxActiveSplitPoints];
257   bool Idle = true;
258
259 #if !defined(_MSC_VER)
260   pthread_cond_t WaitCond;
261   pthread_mutex_t WaitLock;
262 #else
263   HANDLE SitIdleEvent[THREAD_MAX];
264 #endif
265
266   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different
267   // cache lines (64 bytes each) from the heavy SMP read accessed variables.
268   int NodesSincePoll;
269   int NodesBetweenPolls = 30000;
270
271   // History table
272   History H;
273
274
275   /// Functions
276
277   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
278   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value alpha, Value beta);
279   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
280   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID);
281   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
282   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
283   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
284   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
285   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
286   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
287   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
288   bool value_is_mate(Value value);
289   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
290   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool capture, bool check, bool singleReply, bool mateThreat, bool* dangerous);
291   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
292   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat, Depth d);
293   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
294   void update_history(const Position& pos, Move m, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
295   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
296
297   bool fail_high_ply_1();
298   int current_search_time();
299   int nps();
300   void poll();
301   void ponderhit();
302   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
303   void wait_for_stop_or_ponderhit();
304   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
305
306   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp);
307   void init_split_point_stack();
308   void destroy_split_point_stack();
309   bool thread_should_stop(int threadID);
310   bool thread_is_available(int slave, int master);
311   bool idle_thread_exists(int master);
312   bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply,
313              Value *alpha, Value *beta, Value *bestValue,
314              const Value futilityValue, const Value approximateValue,
315              Depth depth, int *moves,
316              MovePicker *mp, int master, bool pvNode);
317   void wake_sleeping_threads();
318
319 #if !defined(_MSC_VER)
320   void *init_thread(void *threadID);
321 #else
322   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
323 #endif
324
325 }
326
327
328 ////
329 //// Functions
330 ////
331
332
333 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the
334 /// legal 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   // Look for a book move
373   if (!infinite && !ponder && get_option_value_bool("OwnBook"))
374   {
375       Move bookMove;
376       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
377           OpeningBook.open("book.bin");
378
379       bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
380       if (bookMove != MOVE_NONE)
381       {
382           std::cout << "bestmove " << bookMove << std::endl;
383           return true;
384       }
385   }
386
387   // Initialize global search variables
388   Idle = false;
389   SearchStartTime = get_system_time();
390   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
391   {
392       Threads[i].nodes = 0ULL;
393       Threads[i].failHighPly1 = false;
394   }
395   NodesSincePoll = 0;
396   InfiniteSearch = infinite;
397   PonderSearch = ponder;
398   StopOnPonderhit = false;
399   AbortSearch = false;
400   Quit = false;
401   FailHigh = false;
402   FailLow = false;
403   Problem = false;
404   ExactMaxTime = maxTime;
405
406   // Read UCI option values
407   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
408   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
409   {
410       TT.clear();
411       loseOnTime = false; // reset at the beginning of a new game
412   }
413
414   bool PonderingEnabled = get_option_value_bool("Ponder");
415   MultiPV = get_option_value_int("MultiPV");
416
417   CheckExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
418   CheckExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
419
420   SingleReplyExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Reply Extension (PV nodes)"));
421   SingleReplyExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Reply Extension (non-PV nodes)"));
422
423   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
424   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
425
426   PassedPawnExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
427   PassedPawnExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
428
429   PawnEndgameExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
430   PawnEndgameExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
431
432   MateThreatExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
433   MateThreatExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
434
435   LMRPVMoves    = get_option_value_int("Full Depth Moves (PV nodes)") + 1;
436   LMRNonPVMoves = get_option_value_int("Full Depth Moves (non-PV nodes)") + 1;
437   ThreatDepth   = get_option_value_int("Threat Depth") * OnePly;
438
439   Chess960 = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
440   ShowCurrentLine = get_option_value_bool("UCI_ShowCurrLine");
441   UseLogFile = get_option_value_bool("Use Search Log");
442   if (UseLogFile)
443       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
444
445   MinimumSplitDepth = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
446   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
447
448   read_weights(pos.side_to_move());
449
450   // Set the number of active threads
451   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
452   if (newActiveThreads != ActiveThreads)
453   {
454       ActiveThreads = newActiveThreads;
455       init_eval(ActiveThreads);
456   }
457
458   // Wake up sleeping threads
459   wake_sleeping_threads();
460
461   for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
462       assert(thread_is_available(i, 0));
463
464   // Set thinking time
465   int myTime = time[side_to_move];
466   int myIncrement = increment[side_to_move];
467
468   if (!movesToGo) // Sudden death time control
469   {
470       if (myIncrement)
471       {
472           MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
473           AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
474       } else { // Blitz game without increment
475           MaxSearchTime = myTime / 30;
476           AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
477       }
478   }
479   else // (x moves) / (y minutes)
480   {
481       if (movesToGo == 1)
482       {
483           MaxSearchTime = myTime / 2;
484           AbsoluteMaxSearchTime =
485              (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
486       } else {
487           MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
488           AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
489       }
490   }
491
492   if (PonderingEnabled)
493   {
494       MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
495       MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
496   }
497
498   // Fixed depth or fixed number of nodes?
499   MaxDepth = maxDepth;
500   if (MaxDepth)
501       InfiniteSearch = true; // HACK
502
503   MaxNodes = maxNodes;
504   if (MaxNodes)
505   {
506       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
507       InfiniteSearch = true; // HACK
508   }
509   else if (myTime && myTime < 1000)
510       NodesBetweenPolls = 1000;
511   else if (myTime && myTime < 5000)
512       NodesBetweenPolls = 5000;
513   else
514       NodesBetweenPolls = 30000;
515
516   // Write information to search log file
517   if (UseLogFile)
518       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << std::endl
519               << "infinite: "  << infinite
520               << " ponder: "   << ponder
521               << " time: "     << myTime
522               << " increment: " << myIncrement
523               << " moves to go: " << movesToGo << std::endl;
524
525
526   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
527   //
528   // FIXME we really need to cleanup all this LSN ugliness
529   if (!loseOnTime)
530   {
531       Value v = id_loop(pos, searchMoves);
532       loseOnTime = (   UseLSNFiltering
533                     && myTime < LSNTime
534                     && myIncrement == 0
535                     && v < -LSNValue);
536   }
537   else
538   {
539       loseOnTime = false; // reset for next match
540       while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
541           ; // wait here
542       id_loop(pos, searchMoves); // to fail gracefully
543   }
544
545   if (UseLogFile)
546       LogFile.close();
547
548   Idle = true;
549   return !Quit;
550 }
551
552
553 /// init_threads() is called during startup.  It launches all helper threads,
554 /// and initializes the split point stack and the global locks and condition
555 /// objects.
556
557 void init_threads() {
558
559   volatile int i;
560
561 #if !defined(_MSC_VER)
562   pthread_t pthread[1];
563 #endif
564
565   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
566       Threads[i].activeSplitPoints = 0;
567
568   // Initialize global locks
569   lock_init(&MPLock, NULL);
570   lock_init(&IOLock, NULL);
571
572   init_split_point_stack();
573
574 #if !defined(_MSC_VER)
575   pthread_mutex_init(&WaitLock, NULL);
576   pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
577 #else
578   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
579       SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
580 #endif
581
582   // All threads except the main thread should be initialized to idle state
583   for (i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
584   {
585       Threads[i].stop = false;
586       Threads[i].workIsWaiting = false;
587       Threads[i].idle = true;
588       Threads[i].running = false;
589   }
590
591   // Launch the helper threads
592   for(i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
593   {
594 #if !defined(_MSC_VER)
595       pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i));
596 #else
597       DWORD iID[1];
598       CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, iID);
599 #endif
600
601       // Wait until the thread has finished launching
602       while (!Threads[i].running);
603   }
604 }
605
606
607 /// stop_threads() is called when the program exits.  It makes all the
608 /// helper threads exit cleanly.
609
610 void stop_threads() {
611
612   ActiveThreads = THREAD_MAX;  // HACK
613   Idle = false;  // HACK
614   wake_sleeping_threads();
615   AllThreadsShouldExit = true;
616   for (int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
617   {
618       Threads[i].stop = true;
619       while(Threads[i].running);
620   }
621   destroy_split_point_stack();
622 }
623
624
625 /// nodes_searched() returns the total number of nodes searched so far in
626 /// the current search.
627
628 int64_t nodes_searched() {
629
630   int64_t result = 0ULL;
631   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
632       result += Threads[i].nodes;
633   return result;
634 }
635
636
637 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
638 // new search from the root.
639 void SearchStack::init(int ply) {
640
641   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
642   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
643   reduction = Depth(0);
644 }
645
646 void SearchStack::initKillers() {
647
648   mateKiller = MOVE_NONE;
649   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
650       killers[i] = MOVE_NONE;
651 }
652
653 namespace {
654
655   // id_loop() is the main iterative deepening loop.  It calls root_search
656   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
657   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
658   // reached.
659
660   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
661
662     Position p(pos);
663     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
664
665     // searchMoves are verified, copied, scored and sorted
666     RootMoveList rml(p, searchMoves);
667
668     // Print RootMoveList c'tor startup scoring to the standard output,
669     // so that we print information also for iteration 1.
670     std::cout << "info depth " << 1 << "\ninfo depth " << 1
671               << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
672               << " time " << current_search_time()
673               << " nodes " << nodes_searched()
674               << " nps " << nps()
675               << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
676
677     // Initialize
678     TT.new_search();
679     H.clear();
680     init_ss_array(ss);
681     IterationInfo[1] = IterationInfoType(rml.get_move_score(0), rml.get_move_score(0));
682     Iteration = 1;
683
684     Move EasyMove = rml.scan_for_easy_move();
685
686     // Iterative deepening loop
687     while (Iteration < PLY_MAX)
688     {
689         // Initialize iteration
690         rml.sort();
691         Iteration++;
692         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
693         if (Iteration <= 5)
694             ExtraSearchTime = 0;
695
696         std::cout << "info depth " << Iteration << std::endl;
697
698         // Calculate dynamic search window based on previous iterations
699         Value alpha, beta;
700
701         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(IterationInfo[Iteration - 1].value) < VALUE_KNOWN_WIN)
702         {
703             int prevDelta1 = IterationInfo[Iteration - 1].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue;
704             int prevDelta2 = IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 3].speculatedValue;
705
706             int delta = Max(2 * abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2), ProblemMargin);
707
708             alpha = Max(IterationInfo[Iteration - 1].value - delta, -VALUE_INFINITE);
709             beta  = Min(IterationInfo[Iteration - 1].value + delta,  VALUE_INFINITE);
710         }
711         else
712         {
713             alpha = - VALUE_INFINITE;
714             beta  =   VALUE_INFINITE;
715         }
716
717         // Search to the current depth
718         Value value = root_search(p, ss, rml, alpha, beta);
719
720         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
721         // been overwritten during the search.
722         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
723
724         if (AbortSearch)
725             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
726
727         //Save info about search result
728         Value speculatedValue;
729         bool fHigh = false;
730         bool fLow = false;
731         Value delta = value - IterationInfo[Iteration - 1].value;
732
733         if (value >= beta)
734         {
735             assert(delta > 0);
736
737             fHigh = true;
738             speculatedValue = value + delta;
739             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 2; // Allocate more time
740         }
741         else if (value <= alpha)
742         {
743             assert(value == alpha);
744             assert(delta < 0);
745
746             fLow = true;
747             speculatedValue = value + delta;
748             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 3; // Allocate more time
749         } else
750             speculatedValue = value;
751
752         speculatedValue = Min(Max(speculatedValue, -VALUE_INFINITE), VALUE_INFINITE);
753         IterationInfo[Iteration] = IterationInfoType(value, speculatedValue);
754
755         // Erase the easy move if it differs from the new best move
756         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
757             EasyMove = MOVE_NONE;
758
759         Problem = false;
760
761         if (!InfiniteSearch)
762         {
763             // Time to stop?
764             bool stopSearch = false;
765
766             // Stop search early if there is only a single legal move
767             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
768                 stopSearch = true;
769
770             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
771             if (  Iteration >= 6
772                 && abs(IterationInfo[Iteration].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100
773                 && abs(IterationInfo[Iteration-1].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
774                 stopSearch = true;
775
776             // Stop search early if one move seems to be much better than the rest
777             int64_t nodes = nodes_searched();
778             if (   Iteration >= 8
779                 && !fLow
780                 && !fHigh
781                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
782                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
783                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
784                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
785                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
786                 stopSearch = true;
787
788             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
789             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
790                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
791                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
792
793             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
794             // iteration.  We probably don't have enough time to search the first
795             // move at the next iteration anyway.
796             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime)*80) / 128)
797                 stopSearch = true;
798
799             if (stopSearch)
800             {
801                 //FIXME: Implement fail-low emergency measures
802                 if (!PonderSearch)
803                     break;
804                 else
805                     StopOnPonderhit = true;
806             }
807         }
808
809         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
810             break;
811     }
812
813     rml.sort();
814
815     // If we are pondering, we shouldn't print the best move before we
816     // are told to do so
817     if (PonderSearch)
818         wait_for_stop_or_ponderhit();
819     else
820         // Print final search statistics
821         std::cout << "info nodes " << nodes_searched()
822                   << " nps " << nps()
823                   << " time " << current_search_time()
824                   << " hashfull " << TT.full() << std::endl;
825
826     // Print the best move and the ponder move to the standard output
827     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
828     {
829         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
830         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
831     }
832     std::cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
833     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
834         std::cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
835
836     std::cout << std::endl;
837
838     if (UseLogFile)
839     {
840         if (dbg_show_mean)
841             dbg_print_mean(LogFile);
842
843         if (dbg_show_hit_rate)
844             dbg_print_hit_rate(LogFile);
845
846         StateInfo st;
847         LogFile << "Nodes: " << nodes_searched() << std::endl
848                 << "Nodes/second: " << nps() << std::endl
849                 << "Best move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]) << std::endl;
850
851         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
852         LogFile << "Ponder move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[1])
853                 << std::endl << std::endl;
854     }
855     return rml.get_move_score(0);
856   }
857
858
859   // root_search() is the function which searches the root node.  It is
860   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
861   // scheme (perhaps we should try to use this at internal PV nodes, too?)
862   // and prints some information to the standard output.
863
864   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList &rml, Value alpha, Value beta) {
865
866     Value oldAlpha = alpha;
867     Value value;
868     CheckInfo ci(pos);
869
870     // Loop through all the moves in the root move list
871     for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
872     {
873         if (alpha >= beta)
874         {
875             // We failed high, invalidate and skip next moves, leave node-counters
876             // and beta-counters as they are and quickly return, we will try to do
877             // a research at the next iteration with a bigger aspiration window.
878             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
879             continue;
880         }
881         int64_t nodes;
882         Move move;
883         StateInfo st;
884         Depth ext, newDepth;
885
886         RootMoveNumber = i + 1;
887         FailHigh = false;
888
889         // Remember the node count before the move is searched. The node counts
890         // are used to sort the root moves at the next iteration.
891         nodes = nodes_searched();
892
893         // Reset beta cut-off counters
894         BetaCounter.clear();
895
896         // Pick the next root move, and print the move and the move number to
897         // the standard output.
898         move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
899         if (current_search_time() >= 1000)
900             std::cout << "info currmove " << move
901                       << " currmovenumber " << i + 1 << std::endl;
902
903         // Decide search depth for this move
904         bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
905         bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
906         bool dangerous;
907         ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
908         newDepth = (Iteration - 2) * OnePly + ext + InitialDepth;
909
910         // Make the move, and search it
911         pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
912
913         if (i < MultiPV)
914         {
915             // Aspiration window is disabled in multi-pv case
916             if (MultiPV > 1)
917                 alpha = -VALUE_INFINITE;
918
919             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
920             // If the value has dropped a lot compared to the last iteration,
921             // set the boolean variable Problem to true. This variable is used
922             // for time managment: When Problem is true, we try to complete the
923             // current iteration before playing a move.
924             Problem = (Iteration >= 2 && value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin);
925
926             if (Problem && StopOnPonderhit)
927                 StopOnPonderhit = false;
928         }
929         else
930         {
931             if (   newDepth >= 3*OnePly
932                 && i >= MultiPV + LMRPVMoves
933                 && !dangerous
934                 && !captureOrPromotion
935                 && !move_is_castle(move))
936             {
937                 ss[0].reduction = OnePly;
938                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-OnePly, 1, true, 0);
939             } else
940                 value = alpha + 1; // Just to trigger next condition
941
942             if (value > alpha)
943             {
944                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
945                 if (value > alpha)
946                 {
947                     // Fail high! Set the boolean variable FailHigh to true, and
948                     // re-search the move with a big window. The variable FailHigh is
949                     // used for time managment: We try to avoid aborting the search
950                     // prematurely during a fail high research.
951                     FailHigh = true;
952                     value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
953                 }
954             }
955         }
956
957         pos.undo_move(move);
958
959         // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
960         // was aborted because the user interrupted the search or because we
961         // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
962         // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
963         // move and/or PV.
964         if (AbortSearch)
965             break;
966
967         // Remember the node count for this move. The node counts are used to
968         // sort the root moves at the next iteration.
969         rml.set_move_nodes(i, nodes_searched() - nodes);
970
971         // Remember the beta-cutoff statistics
972         int64_t our, their;
973         BetaCounter.read(pos.side_to_move(), our, their);
974         rml.set_beta_counters(i, our, their);
975
976         assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
977
978         if (value <= alpha && i >= MultiPV)
979             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
980         else
981         {
982             // PV move or new best move!
983
984             // Update PV
985             rml.set_move_score(i, value);
986             update_pv(ss, 0);
987             TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
988             rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
989
990             if (MultiPV == 1)
991             {
992                 // We record how often the best move has been changed in each
993                 // iteration. This information is used for time managment: When
994                 // the best move changes frequently, we allocate some more time.
995                 if (i > 0)
996                     BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
997
998                 // Print search information to the standard output
999                 std::cout << "info depth " << Iteration
1000                           << " score " << value_to_string(value)
1001                           << ((value >= beta)?
1002                               " lowerbound" : ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
1003                           << " time " << current_search_time()
1004                           << " nodes " << nodes_searched()
1005                           << " nps " << nps()
1006                           << " pv ";
1007
1008                 for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
1009                     std::cout << ss[0].pv[j] << " ";
1010
1011                 std::cout << std::endl;
1012
1013                 if (UseLogFile)
1014                     LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration, nodes_searched(), value,
1015                                          ((value >= beta)? VALUE_TYPE_LOWER
1016                                           : ((value <= alpha)? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT)),
1017                                          ss[0].pv)
1018                             << std::endl;
1019
1020                 if (value > alpha)
1021                     alpha = value;
1022
1023                 // Reset the global variable Problem to false if the value isn't too
1024                 // far below the final value from the last iteration.
1025                 if (value > IterationInfo[Iteration - 1].value - NoProblemMargin)
1026                     Problem = false;
1027             }
1028             else // MultiPV > 1
1029             {
1030                 rml.sort_multipv(i);
1031                 for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
1032                 {
1033                     int k;
1034                     std::cout << "info multipv " << j + 1
1035                               << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
1036                               << " depth " << ((j <= i)? Iteration : Iteration - 1)
1037                               << " time " << current_search_time()
1038                               << " nodes " << nodes_searched()
1039                               << " nps " << nps()
1040                               << " pv ";
1041
1042                     for (k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
1043                         std::cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1044
1045                     std::cout << std::endl;
1046                 }
1047                 alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV-1));
1048             }
1049         } // New best move case
1050
1051         assert(alpha >= oldAlpha);
1052
1053         FailLow = (alpha == oldAlpha);
1054     }
1055     return alpha;
1056   }
1057
1058
1059   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1060
1061   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1062                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1063
1064     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1065     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1066     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1067     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1068
1069     Move movesSearched[256];
1070     EvalInfo ei;
1071     StateInfo st;
1072     const TTEntry* tte;
1073     Move ttMove, move;
1074     Depth ext, newDepth;
1075     Value oldAlpha, value;
1076     bool isCheck, mateThreat, singleReply, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1077     int moveCount = 0;
1078     Value bestValue = -VALUE_INFINITE;
1079
1080     if (depth < OnePly)
1081         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1082
1083     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1084     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1085     init_node(ss, ply, threadID);
1086
1087     // After init_node() that calls poll()
1088     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1089         return Value(0);
1090
1091     if (pos.is_draw())
1092         return VALUE_DRAW;
1093
1094     if (ply >= PLY_MAX - 1)
1095         return pos.is_check() ? quick_evaluate(pos) : evaluate(pos, ei, threadID);
1096
1097     // Mate distance pruning
1098     oldAlpha = alpha;
1099     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1100     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1101     if (alpha >= beta)
1102         return alpha;
1103
1104     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1105     // pruning, but only for move ordering.
1106     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1107     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1108
1109     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1110     if (UseIIDAtPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 5*OnePly)
1111     {
1112         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1113         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1114     }
1115
1116     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1117     // to search all moves
1118     isCheck = pos.is_check();
1119     mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1120     CheckInfo ci(pos);
1121     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1122
1123     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
1124     // occurs.
1125     while (   alpha < beta
1126            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1127            && !thread_should_stop(threadID))
1128     {
1129       assert(move_is_ok(move));
1130
1131       singleReply = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1132       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1133       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1134
1135       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1136
1137       // Decide the new search depth
1138       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleReply, mateThreat, &dangerous);
1139       newDepth = depth - OnePly + ext;
1140
1141       // Make and search the move
1142       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1143
1144       if (moveCount == 1) // The first move in list is the PV
1145           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1146       else
1147       {
1148         // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1149         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1150         if (    depth >= 3*OnePly
1151             &&  moveCount >= LMRPVMoves
1152             && !dangerous
1153             && !captureOrPromotion
1154             && !move_is_castle(move)
1155             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1156         {
1157             ss[ply].reduction = OnePly;
1158             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-OnePly, ply+1, true, threadID);
1159         }
1160         else
1161             value = alpha + 1; // Just to trigger next condition
1162
1163         if (value > alpha) // Go with full depth non-pv search
1164         {
1165             ss[ply].reduction = Depth(0);
1166             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1167             if (value > alpha && value < beta)
1168             {
1169                 // When the search fails high at ply 1 while searching the first
1170                 // move at the root, set the flag failHighPly1. This is used for
1171                 // time managment:  We don't want to stop the search early in
1172                 // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
1173                 // result in a big drop in score at the root.
1174                 if (ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
1175                     Threads[threadID].failHighPly1 = true;
1176
1177                 // A fail high occurred. Re-search at full window (pv search)
1178                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1179                 Threads[threadID].failHighPly1 = false;
1180           }
1181         }
1182       }
1183       pos.undo_move(move);
1184
1185       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1186
1187       // New best move?
1188       if (value > bestValue)
1189       {
1190           bestValue = value;
1191           if (value > alpha)
1192           {
1193               alpha = value;
1194               update_pv(ss, ply);
1195               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1196                   ss[ply].mateKiller = move;
1197           }
1198           // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
1199           // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
1200           // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
1201           if (   ply == 1
1202               && Iteration >= 2
1203               && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
1204               Problem = true;
1205       }
1206
1207       // Split?
1208       if (   ActiveThreads > 1
1209           && bestValue < beta
1210           && depth >= MinimumSplitDepth
1211           && Iteration <= 99
1212           && idle_thread_exists(threadID)
1213           && !AbortSearch
1214           && !thread_should_stop(threadID)
1215           && split(pos, ss, ply, &alpha, &beta, &bestValue, VALUE_NONE, VALUE_NONE,
1216                    depth, &moveCount, &mp, threadID, true))
1217           break;
1218     }
1219
1220     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1221     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1222     if (moveCount == 0)
1223         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1224
1225     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1226     // history counters, and killer moves.
1227     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1228         return bestValue;
1229
1230     if (bestValue <= oldAlpha)
1231         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1232
1233     else if (bestValue >= beta)
1234     {
1235         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1236         move = ss[ply].pv[ply];
1237         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1238         {
1239             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1240             update_killers(move, ss[ply]);
1241         }
1242         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1243     }
1244     else
1245         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1246
1247     return bestValue;
1248   }
1249
1250
1251   // search() is the search function for zero-width nodes.
1252
1253   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1254                int ply, bool allowNullmove, int threadID) {
1255
1256     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1257     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1258     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1259
1260     Move movesSearched[256];
1261     EvalInfo ei;
1262     StateInfo st;
1263     const TTEntry* tte;
1264     Move ttMove, move;
1265     Depth ext, newDepth;
1266     Value approximateEval, nullValue, value, futilityValue, futilityValueScaled;
1267     bool isCheck, useFutilityPruning, singleReply, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1268     bool mateThreat = false;
1269     int moveCount = 0;
1270     Value bestValue = -VALUE_INFINITE;
1271
1272     if (depth < OnePly)
1273         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1274
1275     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1276     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1277     init_node(ss, ply, threadID);
1278
1279     // After init_node() that calls poll()
1280     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1281         return Value(0);
1282
1283     if (pos.is_draw())
1284         return VALUE_DRAW;
1285
1286     if (ply >= PLY_MAX - 1)
1287         return pos.is_check() ? quick_evaluate(pos) : evaluate(pos, ei, threadID);
1288
1289     // Mate distance pruning
1290     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1291         return beta;
1292
1293     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1294         return beta - 1;
1295
1296     // Transposition table lookup
1297     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1298     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1299
1300     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1301     {
1302         ss[ply].currentMove = ttMove; // can be MOVE_NONE
1303         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1304     }
1305
1306     approximateEval = quick_evaluate(pos);
1307     isCheck = pos.is_check();
1308
1309     // Null move search
1310     if (    allowNullmove
1311         &&  depth > OnePly
1312         && !isCheck
1313         && !value_is_mate(beta)
1314         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1315         &&  approximateEval >= beta - NullMoveMargin)
1316     {
1317         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1318
1319         pos.do_null_move(st);
1320
1321         // Null move dynamic reduction based on depth
1322         int R = (depth >= 5 * OnePly ? 4 : 3);
1323
1324         // Null move dynamic reduction based on value
1325         if (approximateEval - beta > PawnValueMidgame)
1326             R++;
1327
1328         nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1329
1330         pos.undo_null_move();
1331
1332         if (nullValue >= beta)
1333         {
1334             if (depth < 6 * OnePly)
1335                 return beta;
1336
1337             // Do zugzwang verification search
1338             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1339             if (v >= beta)
1340                 return beta;
1341         } else {
1342             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1343             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1344             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1345             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1346             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1347             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1348             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1349                 mateThreat = true;
1350
1351             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1352             if (   depth < ThreatDepth
1353                 && ss[ply - 1].reduction
1354                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1355                 return beta - 1;
1356         }
1357     }
1358     // Null move search not allowed, try razoring
1359     else if (   !value_is_mate(beta)
1360              && depth < RazorDepth
1361              && approximateEval < beta - RazorApprMargins[int(depth) - 2]
1362              && ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1363              && ttMove == MOVE_NONE
1364              && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1365     {
1366         Value rbeta = beta - RazorMargins[int(depth) - 2];
1367         Value v = qsearch(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1368         if (v < rbeta)
1369           return v;
1370     }
1371
1372     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1373     if (UseIIDAtNonPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 8*OnePly &&
1374         evaluate(pos, ei, threadID) >= beta - IIDMargin)
1375     {
1376         search(pos, ss, beta, Min(depth/2, depth-2*OnePly), ply, false, threadID);
1377         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1378     }
1379
1380     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1381     // to search all moves.
1382     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1383     CheckInfo ci(pos);
1384     futilityValue = VALUE_NONE;
1385     useFutilityPruning = depth < SelectiveDepth && !isCheck;
1386
1387     // Avoid calling evaluate() if we already have the score in TT
1388     if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1389         futilityValue = value_from_tt(tte->value(), ply) + FutilityMargins[int(depth) - 2];
1390
1391     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
1392     // occurs.
1393     while (   bestValue < beta
1394            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1395            && !thread_should_stop(threadID))
1396     {
1397       assert(move_is_ok(move));
1398
1399       singleReply = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1400       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1401       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1402
1403       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1404
1405       // Decide the new search depth
1406       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleReply, mateThreat, &dangerous);
1407       newDepth = depth - OnePly + ext;
1408
1409       // Futility pruning
1410       if (    useFutilityPruning
1411           && !dangerous
1412           && !captureOrPromotion
1413           &&  move != ttMove)
1414       {
1415           // History pruning. See ok_to_prune() definition
1416           if (   moveCount >= 2 + int(depth)
1417               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove, depth)
1418               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1419               continue;
1420
1421           // Value based pruning
1422           if (approximateEval < beta)
1423           {
1424               if (futilityValue == VALUE_NONE)
1425                   futilityValue =  evaluate(pos, ei, threadID)
1426                                  + FutilityMargins[int(depth) - 2]
1427                                  + 4*IncrementalFutilityMargin;
1428
1429               futilityValueScaled = futilityValue - moveCount * IncrementalFutilityMargin;
1430
1431               if (futilityValueScaled < beta)
1432               {
1433                   if (futilityValueScaled > bestValue)
1434                       bestValue = futilityValueScaled;
1435                   continue;
1436               }
1437           }
1438       }
1439
1440       // Make and search the move
1441       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1442
1443       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1444       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1445       if (    depth >= 3*OnePly
1446           &&  moveCount >= LMRNonPVMoves
1447           && !dangerous
1448           && !captureOrPromotion
1449           && !move_is_castle(move)
1450           && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1451       {
1452           ss[ply].reduction = OnePly;
1453           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-OnePly, ply+1, true, threadID);
1454       }
1455       else
1456         value = beta; // Just to trigger next condition
1457
1458       if (value >= beta) // Go with full depth non-pv search
1459       {
1460           ss[ply].reduction = Depth(0);
1461           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1462       }
1463       pos.undo_move(move);
1464
1465       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1466
1467       // New best move?
1468       if (value > bestValue)
1469       {
1470         bestValue = value;
1471         if (value >= beta)
1472             update_pv(ss, ply);
1473
1474         if (value == value_mate_in(ply + 1))
1475             ss[ply].mateKiller = move;
1476       }
1477
1478       // Split?
1479       if (   ActiveThreads > 1
1480           && bestValue < beta
1481           && depth >= MinimumSplitDepth
1482           && Iteration <= 99
1483           && idle_thread_exists(threadID)
1484           && !AbortSearch
1485           && !thread_should_stop(threadID)
1486           && split(pos, ss, ply, &beta, &beta, &bestValue, futilityValue, approximateEval,
1487                    depth, &moveCount, &mp, threadID, false))
1488         break;
1489     }
1490
1491     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1492     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1493     if (moveCount == 0)
1494         return (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1495
1496     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1497     // history counters, and killer moves.
1498     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1499         return bestValue;
1500
1501     if (bestValue < beta)
1502         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1503     else
1504     {
1505         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1506         move = ss[ply].pv[ply];
1507         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1508         {
1509             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1510             update_killers(move, ss[ply]);
1511         }
1512         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1513     }
1514
1515     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1516
1517     return bestValue;
1518   }
1519
1520
1521   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1522   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1523   // less than OnePly).
1524
1525   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1526                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1527
1528     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1529     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1530     assert(depth <= 0);
1531     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1532     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1533
1534     EvalInfo ei;
1535     StateInfo st;
1536     Move ttMove, move;
1537     Value staticValue, bestValue, value, futilityValue;
1538     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck;
1539     const TTEntry* tte = NULL;
1540     int moveCount = 0;
1541     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1542
1543     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1544     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1545     init_node(ss, ply, threadID);
1546
1547     // After init_node() that calls poll()
1548     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1549         return Value(0);
1550
1551     if (pos.is_draw())
1552         return VALUE_DRAW;
1553
1554     // Transposition table lookup, only when not in PV
1555     if (!pvNode)
1556     {
1557         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1558         if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1559         {
1560             assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1561
1562             return value_from_tt(tte->value(), ply);
1563         }
1564     }
1565     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1566
1567     // Evaluate the position statically
1568     isCheck = pos.is_check();
1569     ei.futilityMargin = Value(0); // Manually initialize futilityMargin
1570
1571     if (isCheck)
1572         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1573
1574     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1575     {
1576         // Use the cached evaluation score if possible
1577         assert(ei.futilityMargin == Value(0));
1578
1579         staticValue = tte->value();
1580     }
1581     else
1582         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1583
1584     if (ply >= PLY_MAX - 1)
1585         return pos.is_check() ? quick_evaluate(pos) : evaluate(pos, ei, threadID);
1586
1587     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1588     // at least beta.
1589     bestValue = staticValue;
1590
1591     if (bestValue >= beta)
1592     {
1593         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1594         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin == 0)
1595             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1596
1597         return bestValue;
1598     }
1599
1600     if (bestValue > alpha)
1601         alpha = bestValue;
1602
1603     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1604     // to search the moves.  Because the depth is <= 0 here, only captures,
1605     // queen promotions and checks (only if depth == 0) will be generated.
1606     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H);
1607     CheckInfo ci(pos);
1608     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1609
1610     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1611     // occurs.
1612     while (   alpha < beta
1613            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1614     {
1615       assert(move_is_ok(move));
1616
1617       moveCount++;
1618       ss[ply].currentMove = move;
1619
1620       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1621
1622       // Futility pruning
1623       if (   enoughMaterial
1624           && !isCheck
1625           && !pvNode
1626           && !moveIsCheck
1627           &&  move != ttMove
1628           && !move_is_promotion(move)
1629           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1630       {
1631           futilityValue =  staticValue
1632                          + Max(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(move)),
1633                                pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move)))
1634                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0))
1635                          + FutilityMarginQS
1636                          + ei.futilityMargin;
1637
1638           if (futilityValue < alpha)
1639           {
1640               if (futilityValue > bestValue)
1641                   bestValue = futilityValue;
1642               continue;
1643           }
1644       }
1645
1646       // Don't search captures and checks with negative SEE values
1647       if (   !isCheck
1648           &&  move != ttMove
1649           && !move_is_promotion(move)
1650           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1651           continue;
1652
1653       // Make and search the move
1654       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1655       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1656       pos.undo_move(move);
1657
1658       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1659
1660       // New best move?
1661       if (value > bestValue)
1662       {
1663           bestValue = value;
1664           if (value > alpha)
1665           {
1666               alpha = value;
1667               update_pv(ss, ply);
1668           }
1669        }
1670     }
1671
1672     // All legal moves have been searched.  A special case: If we're in check
1673     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1674     if (!moveCount && pos.is_check()) // Mate!
1675         return value_mated_in(ply);
1676
1677     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1678
1679     // Update transposition table
1680     move = ss[ply].pv[ply];
1681     if (!pvNode)
1682     {
1683         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation of
1684         // the node, so keep this info to avoid a future costly evaluation() call.
1685         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.futilityMargin ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1686         Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1687
1688         if (bestValue < beta)
1689             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1690         else
1691             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1692     }
1693
1694     // Update killers only for good check moves
1695     if (alpha >= beta && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1696         update_killers(move, ss[ply]);
1697
1698     return bestValue;
1699   }
1700
1701
1702   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1703   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1704   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1705   // table, done a null move search, and searched the first move before
1706   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1707   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1708   // care of after we return from the split point.
1709
1710   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1711
1712     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1713     assert(ActiveThreads > 1);
1714
1715     Position pos = Position(sp->pos);
1716     CheckInfo ci(pos);
1717     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1718     Value value;
1719     Move move;
1720     bool isCheck = pos.is_check();
1721     bool useFutilityPruning =     sp->depth < SelectiveDepth
1722                               && !isCheck;
1723
1724     while (    sp->bestValue < sp->beta
1725            && !thread_should_stop(threadID)
1726            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
1727     {
1728       assert(move_is_ok(move));
1729
1730       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1731       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1732
1733       lock_grab(&(sp->lock));
1734       int moveCount = ++sp->moves;
1735       lock_release(&(sp->lock));
1736
1737       ss[sp->ply].currentMove = move;
1738
1739       // Decide the new search depth.
1740       bool dangerous;
1741       Depth ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1742       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1743
1744       // Prune?
1745       if (    useFutilityPruning
1746           && !dangerous
1747           && !captureOrPromotion)
1748       {
1749           // History pruning. See ok_to_prune() definition
1750           if (   moveCount >= 2 + int(sp->depth)
1751               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove, sp->depth)
1752               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1753               continue;
1754
1755           // Value based pruning
1756           if (sp->approximateEval < sp->beta)
1757           {
1758               if (sp->futilityValue == VALUE_NONE)
1759               {
1760                   EvalInfo ei;
1761                   sp->futilityValue =  evaluate(pos, ei, threadID)
1762                                     + FutilityMargins[int(sp->depth) - 2];
1763               }
1764
1765               if (sp->futilityValue < sp->beta)
1766               {
1767                   if (sp->futilityValue > sp->bestValue) // Less then 1% of cases
1768                   {
1769                       lock_grab(&(sp->lock));
1770                       if (sp->futilityValue > sp->bestValue)
1771                           sp->bestValue = sp->futilityValue;
1772                       lock_release(&(sp->lock));
1773                   }
1774                   continue;
1775               }
1776           }
1777       }
1778
1779       // Make and search the move.
1780       StateInfo st;
1781       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1782
1783       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1784       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1785       if (   !dangerous
1786           &&  moveCount >= LMRNonPVMoves
1787           && !captureOrPromotion
1788           && !move_is_castle(move)
1789           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1790       {
1791           ss[sp->ply].reduction = OnePly;
1792           value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth - OnePly, sp->ply+1, true, threadID);
1793       }
1794       else
1795           value = sp->beta; // Just to trigger next condition
1796
1797       if (value >= sp->beta) // Go with full depth non-pv search
1798       {
1799           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1800           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1801       }
1802       pos.undo_move(move);
1803
1804       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1805
1806       if (thread_should_stop(threadID))
1807           break;
1808
1809       // New best move?
1810       if (value > sp->bestValue) // Less then 2% of cases
1811       {
1812           lock_grab(&(sp->lock));
1813           if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
1814           {
1815               sp->bestValue = value;
1816               if (sp->bestValue >= sp->beta)
1817               {
1818                   sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1819                   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1820                       if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
1821                           Threads[i].stop = true;
1822
1823                   sp->finished = true;
1824               }
1825           }
1826           lock_release(&(sp->lock));
1827       }
1828     }
1829
1830     lock_grab(&(sp->lock));
1831
1832     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
1833     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
1834     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
1835         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1836             if (sp->slaves[i])
1837                 Threads[i].stop = true;
1838
1839     sp->cpus--;
1840     sp->slaves[threadID] = 0;
1841
1842     lock_release(&(sp->lock));
1843   }
1844
1845
1846   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1847   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1848   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1849   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1850   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1851   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
1852   // after we return from the split point.
1853
1854   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
1855
1856     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1857     assert(ActiveThreads > 1);
1858
1859     Position pos = Position(sp->pos);
1860     CheckInfo ci(pos);
1861     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1862     Value value;
1863     Move move;
1864
1865     while (    sp->alpha < sp->beta
1866            && !thread_should_stop(threadID)
1867            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
1868     {
1869       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1870       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1871
1872       assert(move_is_ok(move));
1873
1874       lock_grab(&(sp->lock));
1875       int moveCount = ++sp->moves;
1876       lock_release(&(sp->lock));
1877
1878       ss[sp->ply].currentMove = move;
1879
1880       // Decide the new search depth.
1881       bool dangerous;
1882       Depth ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1883       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1884
1885       // Make and search the move.
1886       StateInfo st;
1887       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1888
1889       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1890       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1891       if (   !dangerous
1892           &&  moveCount >= LMRPVMoves
1893           && !captureOrPromotion
1894           && !move_is_castle(move)
1895           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1896       {
1897           ss[sp->ply].reduction = OnePly;
1898           value = -search(pos, ss, -sp->alpha, newDepth - OnePly, sp->ply+1, true, threadID);
1899       }
1900       else
1901           value = sp->alpha + 1; // Just to trigger next condition
1902
1903       if (value > sp->alpha) // Go with full depth non-pv search
1904       {
1905           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1906           value = -search(pos, ss, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1907
1908           if (value > sp->alpha && value < sp->beta)
1909           {
1910               // When the search fails high at ply 1 while searching the first
1911               // move at the root, set the flag failHighPly1.  This is used for
1912               // time managment: We don't want to stop the search early in
1913               // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
1914               // result in a big drop in score at the root.
1915               if (sp->ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
1916                   Threads[threadID].failHighPly1 = true;
1917
1918               value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
1919               Threads[threadID].failHighPly1 = false;
1920         }
1921       }
1922       pos.undo_move(move);
1923
1924       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1925
1926       if (thread_should_stop(threadID))
1927           break;
1928
1929       // New best move?
1930       lock_grab(&(sp->lock));
1931       if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
1932       {
1933           sp->bestValue = value;
1934           if (value > sp->alpha)
1935           {
1936               sp->alpha = value;
1937               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1938               if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
1939                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
1940
1941               if (value >= sp->beta)
1942               {
1943                   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1944                       if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
1945                           Threads[i].stop = true;
1946
1947                   sp->finished = true;
1948               }
1949         }
1950         // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
1951         // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
1952         // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
1953         if (   sp->ply == 1
1954             && Iteration >= 2
1955             && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
1956             Problem = true;
1957       }
1958       lock_release(&(sp->lock));
1959     }
1960
1961     lock_grab(&(sp->lock));
1962
1963     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
1964     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
1965     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
1966         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1967             if (sp->slaves[i])
1968                 Threads[i].stop = true;
1969
1970     sp->cpus--;
1971     sp->slaves[threadID] = 0;
1972
1973     lock_release(&(sp->lock));
1974   }
1975
1976   /// The BetaCounterType class
1977
1978   BetaCounterType::BetaCounterType() { clear(); }
1979
1980   void BetaCounterType::clear() {
1981
1982     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
1983         Threads[i].betaCutOffs[WHITE] = Threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
1984   }
1985
1986   void BetaCounterType::add(Color us, Depth d, int threadID) {
1987
1988     // Weighted count based on depth
1989     Threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d);
1990   }
1991
1992   void BetaCounterType::read(Color us, int64_t& our, int64_t& their) {
1993
1994     our = their = 0UL;
1995     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
1996     {
1997         our += Threads[i].betaCutOffs[us];
1998         their += Threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
1999     }
2000   }
2001
2002
2003   /// The RootMove class
2004
2005   // Constructor
2006
2007   RootMove::RootMove() {
2008     nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL;
2009   }
2010
2011   // RootMove::operator<() is the comparison function used when
2012   // sorting the moves.  A move m1 is considered to be better
2013   // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
2014   // have equal score but m1 has the higher node count.
2015
2016   bool RootMove::operator<(const RootMove& m) {
2017
2018     if (score != m.score)
2019         return (score < m.score);
2020
2021     return theirBeta <= m.theirBeta;
2022   }
2023
2024   /// The RootMoveList class
2025
2026   // Constructor
2027
2028   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2029
2030     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2031     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2032
2033     // Generate all legal moves
2034     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2035
2036     // Add each move to the moves[] array
2037     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2038     {
2039         bool includeMove = includeAllMoves;
2040
2041         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2042             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2043
2044         if (!includeMove)
2045             continue;
2046
2047         // Find a quick score for the move
2048         StateInfo st;
2049         SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2050         init_ss_array(ss);
2051
2052         moves[count].move = cur->move;
2053         pos.do_move(moves[count].move, st);
2054         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
2055         pos.undo_move(moves[count].move);
2056         moves[count].pv[0] = moves[count].move;
2057         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE; // FIXME
2058         count++;
2059     }
2060     sort();
2061   }
2062
2063
2064   // Simple accessor methods for the RootMoveList class
2065
2066   inline Move RootMoveList::get_move(int moveNum) const {
2067     return moves[moveNum].move;
2068   }
2069
2070   inline Value RootMoveList::get_move_score(int moveNum) const {
2071     return moves[moveNum].score;
2072   }
2073
2074   inline void RootMoveList::set_move_score(int moveNum, Value score) {
2075     moves[moveNum].score = score;
2076   }
2077
2078   inline void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2079     moves[moveNum].nodes = nodes;
2080     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2081   }
2082
2083   inline void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2084     moves[moveNum].ourBeta = our;
2085     moves[moveNum].theirBeta = their;
2086   }
2087
2088   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2089     int j;
2090     for(j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2091       moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2092     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2093   }
2094
2095   inline Move RootMoveList::get_move_pv(int moveNum, int i) const {
2096     return moves[moveNum].pv[i];
2097   }
2098
2099   inline int64_t RootMoveList::get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const {
2100     return moves[moveNum].cumulativeNodes;
2101   }
2102
2103   inline int RootMoveList::move_count() const {
2104     return count;
2105   }
2106
2107
2108   // RootMoveList::scan_for_easy_move() is called at the end of the first
2109   // iteration, and is used to detect an "easy move", i.e. a move which appears
2110   // to be much bester than all the rest.  If an easy move is found, the move
2111   // is returned, otherwise the function returns MOVE_NONE.  It is very
2112   // important that this function is called at the right moment:  The code
2113   // assumes that the first iteration has been completed and the moves have
2114   // been sorted. This is done in RootMoveList c'tor.
2115
2116   Move RootMoveList::scan_for_easy_move() const {
2117
2118     assert(count);
2119
2120     if (count == 1)
2121         return get_move(0);
2122
2123     // moves are sorted so just consider the best and the second one
2124     if (get_move_score(0) > get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
2125         return get_move(0);
2126
2127     return MOVE_NONE;
2128   }
2129
2130   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2131   // iteration.
2132
2133   inline void RootMoveList::sort() {
2134
2135     sort_multipv(count - 1); // all items
2136   }
2137
2138
2139   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2140   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2141   // correctly in MultiPV mode.
2142
2143   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2144
2145     for (int i = 1; i <= n; i++)
2146     {
2147       RootMove rm = moves[i];
2148       int j;
2149       for (j = i; j > 0 && moves[j-1] < rm; j--)
2150           moves[j] = moves[j-1];
2151       moves[j] = rm;
2152     }
2153   }
2154
2155
2156   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2157   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the search
2158   // stack object corresponding to the current node.  Once every
2159   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2160   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2161
2162   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2163
2164     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2165     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2166
2167     Threads[threadID].nodes++;
2168
2169     if (threadID == 0)
2170     {
2171         NodesSincePoll++;
2172         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
2173         {
2174             poll();
2175             NodesSincePoll = 0;
2176         }
2177     }
2178     ss[ply].init(ply);
2179     ss[ply+2].initKillers();
2180
2181     if (Threads[threadID].printCurrentLine)
2182         print_current_line(ss, ply, threadID);
2183   }
2184
2185
2186   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.  It
2187   // updates the PV in the SearchStack object corresponding to the current
2188   // node.
2189
2190   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2191     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2192
2193     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2194     int p;
2195     for(p = ply + 1; ss[ply+1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2196       ss[ply].pv[p] = ss[ply+1].pv[p];
2197     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2198   }
2199
2200
2201   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points.  The
2202   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2203   // the PV at the parent node.
2204
2205   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
2206     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2207
2208     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2209     int p;
2210     for(p = ply + 1; ss[ply+1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2211       ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply+1].pv[p];
2212     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2213   }
2214
2215
2216   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2217   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2218   // if the moving piece is the same in both moves).  The first move is
2219   // assumed to be the move that was made to reach the current position, while
2220   // the second move is assumed to be a move from the current position.
2221
2222   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
2223
2224     Square f1, t1, f2, t2;
2225     Piece p;
2226
2227     assert(move_is_ok(m1));
2228     assert(move_is_ok(m2));
2229
2230     if (m2 == MOVE_NONE)
2231         return false;
2232
2233     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
2234     f2 = move_from(m2);
2235     t1 = move_to(m1);
2236     if (f2 == t1)
2237         return true;
2238
2239     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
2240     t2 = move_to(m2);
2241     f1 = move_from(m1);
2242     if (t2 == f1)
2243         return true;
2244
2245     // Case 3: Moving through the vacated square
2246     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
2247         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2248       return true;
2249
2250     // Case 4: The destination square for m2 is attacked by the moving piece in m1
2251     p = pos.piece_on(t1);
2252     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
2253         return true;
2254
2255     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
2256     if (   piece_is_slider(p)
2257         && bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
2258         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
2259     {
2260         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
2261         Color us = pos.side_to_move();
2262         Square ksq = pos.king_square(us);
2263         clear_bit(&occ, f2);
2264         if (type_of_piece(p) == BISHOP)
2265         {
2266             if (bit_is_set(bishop_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2267                 return true;
2268         }
2269         else if (type_of_piece(p) == ROOK)
2270         {
2271             if (bit_is_set(rook_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2272                 return true;
2273         }
2274         else
2275         {
2276             assert(type_of_piece(p) == QUEEN);
2277             if (bit_is_set(queen_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2278                 return true;
2279         }
2280     }
2281     return false;
2282   }
2283
2284
2285   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2286   // eventually compensated for the ply.
2287
2288   bool value_is_mate(Value value) {
2289
2290     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2291
2292     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2293           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2294   }
2295
2296
2297   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2298   // killer moves of that ply.
2299
2300   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2301
2302       const Move* k = ss.killers;
2303       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2304           if (*k == m)
2305               return true;
2306
2307       return false;
2308   }
2309
2310
2311   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2312   // or with extended depth.  Certain classes of moves (checking moves, in
2313   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2314   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2315   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2316   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2317
2318   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool captureOrPromotion,
2319                   bool check, bool singleReply, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2320
2321     assert(m != MOVE_NONE);
2322
2323     Depth result = Depth(0);
2324     *dangerous = check | singleReply | mateThreat;
2325
2326     if (*dangerous)
2327     {
2328         if (check)
2329             result += CheckExtension[pvNode];
2330
2331         if (singleReply)
2332             result += SingleReplyExtension[pvNode];
2333
2334         if (mateThreat)
2335             result += MateThreatExtension[pvNode];
2336     }
2337
2338     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2339     {
2340         Color c = pos.side_to_move();
2341         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2342         {
2343             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2344             *dangerous = true;
2345         }
2346         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2347         {
2348             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2349             *dangerous = true;
2350         }
2351     }
2352
2353     if (   captureOrPromotion
2354         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2355         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2356             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2357         && !move_is_promotion(m)
2358         && !move_is_ep(m))
2359     {
2360         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2361         *dangerous = true;
2362     }
2363
2364     if (   pvNode
2365         && captureOrPromotion
2366         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2367         && pos.see_sign(m) >= 0)
2368     {
2369         result += OnePly/2;
2370         *dangerous = true;
2371     }
2372
2373     return Min(result, OnePly);
2374   }
2375
2376
2377   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2378   // doing a 'null move' should be allowed.  In order to avoid zugzwang
2379   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2380   // little material left.  Currently, the test is a bit too simple:  Null
2381   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.  It's
2382   // probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2383   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2384
2385   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2386
2387     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2388   }
2389
2390
2391   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move.  Only
2392   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2393   // candidates for pruning.
2394
2395   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat, Depth d) {
2396
2397     assert(move_is_ok(m));
2398     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2399     assert(!pos.move_is_check(m));
2400     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2401     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2402     assert(d >= OnePly);
2403
2404     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2405
2406     mfrom = move_from(m);
2407     mto = move_to(m);
2408     tfrom = move_from(threat);
2409     tto = move_to(threat);
2410
2411     // Case 1: Castling moves are never pruned
2412     if (move_is_castle(m))
2413         return false;
2414
2415     // Case 2: Don't prune moves which move the threatened piece
2416     if (!PruneEscapeMoves && threat != MOVE_NONE && mfrom == tto)
2417         return false;
2418
2419     // Case 3: If the threatened piece has value less than or equal to the
2420     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2421     if (   !PruneDefendingMoves
2422         && threat != MOVE_NONE
2423         && pos.move_is_capture(threat)
2424         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2425             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2426         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2427         return false;
2428
2429     // Case 4: Don't prune moves with good history
2430     if (!H.ok_to_prune(pos.piece_on(mfrom), mto, d))
2431         return false;
2432
2433     // Case 5: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2434     // prune safe moves which block its ray.
2435     if (  !PruneBlockingMoves
2436         && threat != MOVE_NONE
2437         && piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2438         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2439         && pos.see_sign(m) >= 0)
2440         return false;
2441
2442     return true;
2443   }
2444
2445
2446   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2447   // can be used at a given point in search.
2448
2449   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2450
2451     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2452
2453     return   (   tte->depth() >= depth
2454               || v >= Max(value_mate_in(100), beta)
2455               || v < Min(value_mated_in(100), beta))
2456
2457           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2458               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2459   }
2460
2461
2462   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2463   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2464
2465   void update_history(const Position& pos, Move m, Depth depth,
2466                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2467
2468     H.success(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2469
2470     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2471     {
2472         assert(m != movesSearched[i]);
2473         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(movesSearched[i]))
2474             H.failure(pos.piece_on(move_from(movesSearched[i])), move_to(movesSearched[i]));
2475     }
2476   }
2477
2478
2479   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2480   // among the killer moves of that ply.
2481
2482   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2483
2484     if (m == ss.killers[0])
2485         return;
2486
2487     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2488         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2489
2490     ss.killers[0] = m;
2491   }
2492
2493
2494   // fail_high_ply_1() checks if some thread is currently resolving a fail
2495   // high at ply 1 at the node below the first root node.  This information
2496   // is used for time managment.
2497
2498   bool fail_high_ply_1() {
2499
2500     for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2501         if (Threads[i].failHighPly1)
2502             return true;
2503
2504     return false;
2505   }
2506
2507
2508   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2509   // since the beginning of the current search.
2510
2511   int current_search_time() {
2512     return get_system_time() - SearchStartTime;
2513   }
2514
2515
2516   // nps() computes the current nodes/second count.
2517
2518   int nps() {
2519     int t = current_search_time();
2520     return (t > 0)? int((nodes_searched() * 1000) / t) : 0;
2521   }
2522
2523
2524   // poll() performs two different functions:  It polls for user input, and it
2525   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2526   // search.
2527
2528   void poll() {
2529
2530     static int lastInfoTime;
2531     int t = current_search_time();
2532
2533     //  Poll for input
2534     if (Bioskey())
2535     {
2536         // We are line oriented, don't read single chars
2537         std::string command;
2538         if (!std::getline(std::cin, command))
2539             command = "quit";
2540
2541         if (command == "quit")
2542         {
2543             AbortSearch = true;
2544             PonderSearch = false;
2545             Quit = true;
2546             return;
2547         }
2548         else if (command == "stop")
2549         {
2550             AbortSearch = true;
2551             PonderSearch = false;
2552         }
2553         else if (command == "ponderhit")
2554             ponderhit();
2555     }
2556     // Print search information
2557     if (t < 1000)
2558         lastInfoTime = 0;
2559
2560     else if (lastInfoTime > t)
2561         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2562         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2563         lastInfoTime = 0;
2564
2565     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2566     {
2567         lastInfoTime = t;
2568         lock_grab(&IOLock);
2569         if (dbg_show_mean)
2570             dbg_print_mean();
2571
2572         if (dbg_show_hit_rate)
2573             dbg_print_hit_rate();
2574
2575         std::cout << "info nodes " << nodes_searched() << " nps " << nps()
2576                   << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << std::endl;
2577         lock_release(&IOLock);
2578         if (ShowCurrentLine)
2579             Threads[0].printCurrentLine = true;
2580     }
2581     // Should we stop the search?
2582     if (PonderSearch)
2583         return;
2584
2585     bool overTime =     t > AbsoluteMaxSearchTime
2586                      || (RootMoveNumber == 1 && t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime && !FailLow) //FIXME: We are not checking any problem flags, BUG?
2587                      || (  !FailHigh && !FailLow && !fail_high_ply_1() && !Problem
2588                          && t > 6*(MaxSearchTime + ExtraSearchTime));
2589
2590     if (   (Iteration >= 3 && (!InfiniteSearch && overTime))
2591         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2592         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && nodes_searched() >= MaxNodes))
2593         AbortSearch = true;
2594   }
2595
2596
2597   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2598   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2599   // it correctly predicted the opponent's move.
2600
2601   void ponderhit() {
2602
2603     int t = current_search_time();
2604     PonderSearch = false;
2605     if (Iteration >= 3 &&
2606        (!InfiniteSearch && (StopOnPonderhit ||
2607                             t > AbsoluteMaxSearchTime ||
2608                             (RootMoveNumber == 1 &&
2609                              t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime && !FailLow) ||
2610                             (!FailHigh && !FailLow && !fail_high_ply_1() && !Problem &&
2611                              t > 6*(MaxSearchTime + ExtraSearchTime)))))
2612       AbortSearch = true;
2613   }
2614
2615
2616   // print_current_line() prints the current line of search for a given
2617   // thread.  Called when the UCI option UCI_ShowCurrLine is 'true'.
2618
2619   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2620
2621     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2622     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2623
2624     if (!Threads[threadID].idle)
2625     {
2626         lock_grab(&IOLock);
2627         std::cout << "info currline " << (threadID + 1);
2628         for (int p = 0; p < ply; p++)
2629             std::cout << " " << ss[p].currentMove;
2630
2631         std::cout << std::endl;
2632         lock_release(&IOLock);
2633     }
2634     Threads[threadID].printCurrentLine = false;
2635     if (threadID + 1 < ActiveThreads)
2636         Threads[threadID + 1].printCurrentLine = true;
2637   }
2638
2639
2640   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2641
2642   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2643
2644     for (int i = 0; i < 3; i++)
2645     {
2646         ss[i].init(i);
2647         ss[i].initKillers();
2648     }
2649   }
2650
2651
2652   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2653   // while the program is pondering.  The point is to work around a wrinkle in
2654   // the UCI protocol:  When pondering, the engine is not allowed to give a
2655   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2656   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2657   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2658
2659   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2660
2661     std::string command;
2662
2663     while (true)
2664     {
2665         if (!std::getline(std::cin, command))
2666             command = "quit";
2667
2668         if (command == "quit")
2669         {
2670             Quit = true;
2671             break;
2672         }
2673         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2674             break;
2675     }
2676   }
2677
2678
2679   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2680   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2681   // object for which the current thread is the master.
2682
2683   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp) {
2684     assert(threadID >= 0 && threadID < THREAD_MAX);
2685
2686     Threads[threadID].running = true;
2687
2688     while(true) {
2689       if(AllThreadsShouldExit && threadID != 0)
2690         break;
2691
2692       // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled instead
2693       // of wasting CPU time polling for work:
2694       while(threadID != 0 && (Idle || threadID >= ActiveThreads)) {
2695 #if !defined(_MSC_VER)
2696         pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2697         if(Idle || threadID >= ActiveThreads)
2698           pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2699         pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2700 #else
2701         WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2702 #endif
2703       }
2704
2705       // If this thread has been assigned work, launch a search
2706       if(Threads[threadID].workIsWaiting) {
2707         Threads[threadID].workIsWaiting = false;
2708         if(Threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2709           sp_search_pv(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2710         else
2711           sp_search(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2712         Threads[threadID].idle = true;
2713       }
2714
2715       // If this thread is the master of a split point and all threads have
2716       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2717       if(waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2718         return;
2719     }
2720
2721     Threads[threadID].running = false;
2722   }
2723
2724
2725   // init_split_point_stack() is called during program initialization, and
2726   // initializes all split point objects.
2727
2728   void init_split_point_stack() {
2729     for(int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2730       for(int j = 0; j < MaxActiveSplitPoints; j++) {
2731         SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2732         lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2733       }
2734   }
2735
2736
2737   // destroy_split_point_stack() is called when the program exits, and
2738   // destroys all locks in the precomputed split point objects.
2739
2740   void destroy_split_point_stack() {
2741     for(int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2742       for(int j = 0; j < MaxActiveSplitPoints; j++)
2743         lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2744   }
2745
2746
2747   // thread_should_stop() checks whether the thread with a given threadID has
2748   // been asked to stop, directly or indirectly.  This can happen if a beta
2749   // cutoff has occured in thre thread's currently active split point, or in
2750   // some ancestor of the current split point.
2751
2752   bool thread_should_stop(int threadID) {
2753     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2754
2755     SplitPoint* sp;
2756
2757     if(Threads[threadID].stop)
2758       return true;
2759     if(ActiveThreads <= 2)
2760       return false;
2761     for(sp = Threads[threadID].splitPoint; sp != NULL; sp = sp->parent)
2762       if(sp->finished) {
2763         Threads[threadID].stop = true;
2764         return true;
2765       }
2766     return false;
2767   }
2768
2769
2770   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2771   // available to help the thread with threadID "master" at a split point.  An
2772   // obvious requirement is that "slave" must be idle.  With more than two
2773   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2774   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2775   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2776   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2777
2778   bool thread_is_available(int slave, int master) {
2779     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2780     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2781     assert(ActiveThreads > 1);
2782
2783     if(!Threads[slave].idle || slave == master)
2784       return false;
2785
2786     if(Threads[slave].activeSplitPoints == 0)
2787       // No active split points means that the thread is available as a slave
2788       // for any other thread.
2789       return true;
2790
2791     if(ActiveThreads == 2)
2792       return true;
2793
2794     // Apply the "helpful master" concept if possible.
2795     if(SplitPointStack[slave][Threads[slave].activeSplitPoints-1].slaves[master])
2796       return true;
2797
2798     return false;
2799   }
2800
2801
2802   // idle_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2803   // a slave for the thread with threadID "master".
2804
2805   bool idle_thread_exists(int master) {
2806     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2807     assert(ActiveThreads > 1);
2808
2809     for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2810       if(thread_is_available(i, master))
2811         return true;
2812     return false;
2813   }
2814
2815
2816   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2817   // several threads at PV nodes.  If it does not succeed in splitting the
2818   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2819   // split point objects), the function immediately returns false.  If
2820   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2821   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2822   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2823   // helper threads that they have been assigned work.  This will cause them
2824   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv().  When all
2825   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2826   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2827
2828   bool split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
2829              Value* alpha, Value* beta, Value* bestValue, const Value futilityValue,
2830              const Value approximateEval, Depth depth, int* moves,
2831              MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2832
2833     assert(p.is_ok());
2834     assert(sstck != NULL);
2835     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2836     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE && *bestValue <= *alpha);
2837     assert(!pvNode || *alpha < *beta);
2838     assert(*beta <= VALUE_INFINITE);
2839     assert(depth > Depth(0));
2840     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2841     assert(ActiveThreads > 1);
2842
2843     SplitPoint* splitPoint;
2844     int i;
2845
2846     lock_grab(&MPLock);
2847
2848     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2849     // active split points, don't split.
2850     if(!idle_thread_exists(master) ||
2851        Threads[master].activeSplitPoints >= MaxActiveSplitPoints) {
2852       lock_release(&MPLock);
2853       return false;
2854     }
2855
2856     // Pick the next available split point object from the split point stack
2857     splitPoint = SplitPointStack[master] + Threads[master].activeSplitPoints;
2858     Threads[master].activeSplitPoints++;
2859
2860     // Initialize the split point object
2861     splitPoint->parent = Threads[master].splitPoint;
2862     splitPoint->finished = false;
2863     splitPoint->ply = ply;
2864     splitPoint->depth = depth;
2865     splitPoint->alpha = pvNode? *alpha : (*beta - 1);
2866     splitPoint->beta = *beta;
2867     splitPoint->pvNode = pvNode;
2868     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2869     splitPoint->futilityValue = futilityValue;
2870     splitPoint->approximateEval = approximateEval;
2871     splitPoint->master = master;
2872     splitPoint->mp = mp;
2873     splitPoint->moves = *moves;
2874     splitPoint->cpus = 1;
2875     splitPoint->pos.copy(p);
2876     splitPoint->parentSstack = sstck;
2877     for(i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2878       splitPoint->slaves[i] = 0;
2879
2880     // Copy the current position and the search stack to the master thread
2881     memcpy(splitPoint->sstack[master], sstck, (ply+1)*sizeof(SearchStack));
2882     Threads[master].splitPoint = splitPoint;
2883
2884     // Make copies of the current position and search stack for each thread
2885     for(i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint;
2886         i++)
2887       if(thread_is_available(i, master)) {
2888         memcpy(splitPoint->sstack[i], sstck, (ply+1)*sizeof(SearchStack));
2889         Threads[i].splitPoint = splitPoint;
2890         splitPoint->slaves[i] = 1;
2891         splitPoint->cpus++;
2892       }
2893
2894     // Tell the threads that they have work to do.  This will make them leave
2895     // their idle loop.
2896     for(i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2897       if(i == master || splitPoint->slaves[i]) {
2898         Threads[i].workIsWaiting = true;
2899         Threads[i].idle = false;
2900         Threads[i].stop = false;
2901       }
2902
2903     lock_release(&MPLock);
2904
2905     // Everything is set up.  The master thread enters the idle loop, from
2906     // which it will instantly launch a search, because its workIsWaiting
2907     // slot is 'true'.  We send the split point as a second parameter to the
2908     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2909     // loop when all threads have finished their work at this split point
2910     // (i.e. when // splitPoint->cpus == 0).
2911     idle_loop(master, splitPoint);
2912
2913     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2914     // finished. Update alpha, beta and bestvalue, and return.
2915     lock_grab(&MPLock);
2916     if(pvNode) *alpha = splitPoint->alpha;
2917     *beta = splitPoint->beta;
2918     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2919     Threads[master].stop = false;
2920     Threads[master].idle = false;
2921     Threads[master].activeSplitPoints--;
2922     Threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2923     lock_release(&MPLock);
2924
2925     return true;
2926   }
2927
2928
2929   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2930   // to start a new search from the root.
2931
2932   void wake_sleeping_threads() {
2933     if(ActiveThreads > 1) {
2934       for(int i = 1; i < ActiveThreads; i++) {
2935         Threads[i].idle = true;
2936         Threads[i].workIsWaiting = false;
2937       }
2938 #if !defined(_MSC_VER)
2939       pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2940       pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2941       pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2942 #else
2943       for(int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
2944         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2945 #endif
2946     }
2947   }
2948
2949
2950   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2951   // launched.  It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2952   // threadID.  There are two versions of this function; one for POSIX threads
2953   // and one for Windows threads.
2954
2955 #if !defined(_MSC_VER)
2956
2957   void *init_thread(void *threadID) {
2958     idle_loop(*(int *)threadID, NULL);
2959     return NULL;
2960   }
2961
2962 #else
2963
2964   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2965     idle_loop(*(int *)threadID, NULL);
2966     return NULL;
2967   }
2968
2969 #endif
2970
2971 }