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