Use slightly lower polling frequency in the last few seconds.
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2009 Marco Costalba
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cstring>
27 #include <fstream>
28 #include <iostream>
29 #include <sstream>
30
31 #include "book.h"
32 #include "evaluate.h"
33 #include "history.h"
34 #include "misc.h"
35 #include "movegen.h"
36 #include "movepick.h"
37 #include "lock.h"
38 #include "san.h"
39 #include "search.h"
40 #include "thread.h"
41 #include "tt.h"
42 #include "ucioption.h"
43
44
45 ////
46 //// Local definitions
47 ////
48
49 namespace {
50
51   /// Types
52
53   // IterationInfoType stores search results for each iteration
54   //
55   // Because we use relatively small (dynamic) aspiration window,
56   // there happens many fail highs and fail lows in root. And
57   // because we don't do researches in those cases, "value" stored
58   // here is not necessarily exact. Instead in case of fail high/low
59   // we guess what the right value might be and store our guess
60   // as a "speculated value" and then move on. Speculated values are
61   // used just to calculate aspiration window width, so also if are
62   // not exact is not big a problem.
63
64   struct IterationInfoType {
65
66     IterationInfoType(Value v = Value(0), Value sv = Value(0))
67     : value(v), speculatedValue(sv) {}
68
69     Value value, speculatedValue;
70   };
71
72
73   // The BetaCounterType class is used to order moves at ply one.
74   // Apart for the first one that has its score, following moves
75   // normally have score -VALUE_INFINITE, so are ordered according
76   // to the number of beta cutoffs occurred under their subtree during
77   // the last iteration. The counters are per thread variables to avoid
78   // concurrent accessing under SMP case.
79
80   struct BetaCounterType {
81
82     BetaCounterType();
83     void clear();
84     void add(Color us, Depth d, int threadID);
85     void read(Color us, int64_t& our, int64_t& their);
86   };
87
88
89   // The RootMove class is used for moves at the root at the tree.  For each
90   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
91   // in the case of moves which fail low).
92
93   struct RootMove {
94
95     RootMove();
96     bool operator<(const RootMove&); // used to sort
97
98     Move move;
99     Value score;
100     int64_t nodes, cumulativeNodes;
101     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
102     int64_t ourBeta, theirBeta;
103   };
104
105
106   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
107   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
108
109   class RootMoveList {
110
111   public:
112     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
113     inline Move get_move(int moveNum) const;
114     inline Value get_move_score(int moveNum) const;
115     inline void set_move_score(int moveNum, Value score);
116     inline void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
117     inline void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
118     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
119     inline Move get_move_pv(int moveNum, int i) const;
120     inline int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const;
121     inline int move_count() const;
122     Move scan_for_easy_move() const;
123     inline void sort();
124     void sort_multipv(int n);
125
126   private:
127     static const int MaxRootMoves = 500;
128     RootMove moves[MaxRootMoves];
129     int count;
130   };
131
132
133   /// Constants
134
135   // Search depth at iteration 1
136   const Depth InitialDepth = OnePly /*+ OnePly/2*/;
137
138   // Depth limit for selective search
139   const Depth SelectiveDepth = 7 * OnePly;
140
141   // Use internal iterative deepening?
142   const bool UseIIDAtPVNodes = true;
143   const bool UseIIDAtNonPVNodes = false;
144
145   // Internal iterative deepening margin. At Non-PV moves, when
146   // UseIIDAtNonPVNodes is true, we do an internal iterative deepening
147   // search when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
148   const Value IIDMargin = Value(0x100);
149
150   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
151   // better than the second best move.
152   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
153
154   // Problem margin. If the score of the first move at iteration N+1 has
155   // dropped by more than this since iteration N, the boolean variable
156   // "Problem" is set to true, which will make the program spend some extra
157   // time looking for a better move.
158   const Value ProblemMargin = Value(0x28);
159
160   // No problem margin. If the boolean "Problem" is true, and a new move
161   // is found at the root which is less than NoProblemMargin worse than the
162   // best move from the previous iteration, Problem is set back to false.
163   const Value NoProblemMargin = Value(0x14);
164
165   // Null move margin. A null move search will not be done if the approximate
166   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
167   const Value NullMoveMargin = Value(0x300);
168
169   // Pruning criterions. See the code and comments in ok_to_prune() to
170   // understand their precise meaning.
171   const bool PruneEscapeMoves    = false;
172   const bool PruneDefendingMoves = false;
173   const bool PruneBlockingMoves  = false;
174
175   // Margins for futility pruning in the quiescence search, and at frontier
176   // and near frontier nodes.
177   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
178
179   // Remaining depth:                  1 ply         1.5 ply       2 ply         2.5 ply       3 ply         3.5 ply
180   const Value FutilityMargins[12] = { Value(0x100), Value(0x120), Value(0x200), Value(0x220), Value(0x250), Value(0x270),
181   //                                   4 ply         4.5 ply       5 ply         5.5 ply       6 ply         6.5 ply
182                                       Value(0x2A0), Value(0x2C0), Value(0x340), Value(0x360), Value(0x3A0), Value(0x3C0) };
183   // Razoring
184   const Depth RazorDepth = 4*OnePly;
185
186   // Remaining depth:                 1 ply         1.5 ply       2 ply         2.5 ply       3 ply         3.5 ply
187   const Value RazorMargins[6]     = { Value(0x180), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x3C0), Value(0x3C0), Value(0x3C0) };
188
189   // Remaining depth:                 1 ply         1.5 ply       2 ply         2.5 ply       3 ply         3.5 ply
190   const Value RazorApprMargins[6] = { Value(0x520), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x300) };
191
192
193   /// Variables initialized by UCI options
194
195   // Minimum number of full depth (i.e. non-reduced) moves at PV and non-PV nodes
196   int LMRPVMoves, LMRNonPVMoves; // heavy SMP read access for the latter
197
198   // Depth limit for use of dynamic threat detection
199   Depth ThreatDepth; // heavy SMP read access
200
201   // Last seconds noise filtering (LSN)
202   const bool UseLSNFiltering = true;
203   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
204   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
205   bool loseOnTime = false;
206
207   // Extensions. Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
208   // There is heavy SMP read access on these arrays
209   Depth CheckExtension[2], SingleReplyExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
210   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
211
212   // Iteration counters
213   int Iteration;
214   BetaCounterType BetaCounter; // has per-thread internal data
215
216   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
217   IterationInfoType IterationInfo[PLY_MAX_PLUS_2];
218   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
219
220   // MultiPV mode
221   int MultiPV;
222
223   // Time managment variables
224   int SearchStartTime;
225   int MaxNodes, MaxDepth;
226   int MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
227   int RootMoveNumber;
228   bool InfiniteSearch;
229   bool PonderSearch;
230   bool StopOnPonderhit;
231   bool AbortSearch; // heavy SMP read access
232   bool Quit;
233   bool FailHigh;
234   bool FailLow;
235   bool Problem;
236
237   // Show current line?
238   bool ShowCurrentLine;
239
240   // Log file
241   bool UseLogFile;
242   std::ofstream LogFile;
243
244   // MP related variables
245   int ActiveThreads = 1;
246   Depth MinimumSplitDepth;
247   int MaxThreadsPerSplitPoint;
248   Thread Threads[THREAD_MAX];
249   Lock MPLock;
250   Lock IOLock;
251   bool AllThreadsShouldExit = false;
252   const int MaxActiveSplitPoints = 8;
253   SplitPoint SplitPointStack[THREAD_MAX][MaxActiveSplitPoints];
254   bool Idle = true;
255
256 #if !defined(_MSC_VER)
257   pthread_cond_t WaitCond;
258   pthread_mutex_t WaitLock;
259 #else
260   HANDLE SitIdleEvent[THREAD_MAX];
261 #endif
262
263   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different
264   // cache lines (64 bytes each) from the heavy SMP read accessed variables.
265   int NodesSincePoll;
266   int NodesBetweenPolls = 30000;
267
268   // History table
269   History H;
270
271
272   /// Functions
273
274   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
275   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value alpha, Value beta);
276   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
277   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID);
278   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
279   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
280   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
281   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
282   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
283   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
284   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
285   bool value_is_mate(Value value);
286   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
287   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool capture, bool check, bool singleReply, bool mateThreat, bool* dangerous);
288   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
289   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat, Depth d);
290   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
291   bool ok_to_history(const Position& pos, Move m);
292   void update_history(const Position& pos, Move m, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
293   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
294
295   bool fail_high_ply_1();
296   int current_search_time();
297   int nps();
298   void poll();
299   void ponderhit();
300   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
301   void wait_for_stop_or_ponderhit();
302   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
303
304   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp);
305   void init_split_point_stack();
306   void destroy_split_point_stack();
307   bool thread_should_stop(int threadID);
308   bool thread_is_available(int slave, int master);
309   bool idle_thread_exists(int master);
310   bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply,
311              Value *alpha, Value *beta, Value *bestValue, Depth depth, int *moves,
312              MovePicker *mp, Bitboard dcCandidates, int master, bool pvNode);
313   void wake_sleeping_threads();
314
315 #if !defined(_MSC_VER)
316   void *init_thread(void *threadID);
317 #else
318   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
319 #endif
320
321 }
322
323
324 ////
325 //// Functions
326 ////
327
328 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
329 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
330 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
331 /// when a quit command is received during the search.
332
333 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
334            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
335            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
336
337   // Look for a book move
338   if (!infinite && !ponder && get_option_value_bool("OwnBook"))
339   {
340       Move bookMove;
341       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
342           OpeningBook.open("book.bin");
343
344       bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
345       if (bookMove != MOVE_NONE)
346       {
347           std::cout << "bestmove " << bookMove << std::endl;
348           return true;
349       }
350   }
351
352   // Initialize global search variables
353   Idle = false;
354   SearchStartTime = get_system_time();
355   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
356   {
357       Threads[i].nodes = 0ULL;
358       Threads[i].failHighPly1 = false;
359   }
360   NodesSincePoll = 0;
361   InfiniteSearch = infinite;
362   PonderSearch = ponder;
363   StopOnPonderhit = false;
364   AbortSearch = false;
365   Quit = false;
366   FailHigh = false;
367   FailLow = false;
368   Problem = false;
369   ExactMaxTime = maxTime;
370
371   // Read UCI option values
372   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
373   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
374   {
375       TT.clear();
376       loseOnTime = false; // reset at the beginning of a new game
377   }
378
379   bool PonderingEnabled = get_option_value_bool("Ponder");
380   MultiPV = get_option_value_int("MultiPV");
381
382   CheckExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
383   CheckExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
384
385   SingleReplyExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Reply Extension (PV nodes)"));
386   SingleReplyExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Reply Extension (non-PV nodes)"));
387
388   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
389   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
390
391   PassedPawnExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
392   PassedPawnExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
393
394   PawnEndgameExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
395   PawnEndgameExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
396
397   MateThreatExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
398   MateThreatExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
399
400   LMRPVMoves    = get_option_value_int("Full Depth Moves (PV nodes)") + 1;
401   LMRNonPVMoves = get_option_value_int("Full Depth Moves (non-PV nodes)") + 1;
402   ThreatDepth   = get_option_value_int("Threat Depth") * OnePly;
403
404   Chess960 = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
405   ShowCurrentLine = get_option_value_bool("UCI_ShowCurrLine");
406   UseLogFile = get_option_value_bool("Use Search Log");
407   if (UseLogFile)
408       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
409
410   MinimumSplitDepth = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
411   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
412
413   read_weights(pos.side_to_move());
414
415   // Set the number of active threads
416   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
417   if (newActiveThreads != ActiveThreads)
418   {
419       ActiveThreads = newActiveThreads;
420       init_eval(ActiveThreads);
421   }
422
423   // Wake up sleeping threads
424   wake_sleeping_threads();
425
426   for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
427       assert(thread_is_available(i, 0));
428
429   // Set thinking time
430   int myTime = time[side_to_move];
431   int myIncrement = increment[side_to_move];
432
433   if (!movesToGo) // Sudden death time control
434   {
435       if (myIncrement)
436       {
437           MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
438           AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
439       } else { // Blitz game without increment
440           MaxSearchTime = myTime / 30;
441           AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
442       }
443   }
444   else // (x moves) / (y minutes)
445   {
446       if (movesToGo == 1)
447       {
448           MaxSearchTime = myTime / 2;
449           AbsoluteMaxSearchTime = 
450              (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
451       } else {
452           MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
453           AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
454       }
455   }
456
457   if (PonderingEnabled)
458   {
459       MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
460       MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
461   }
462
463   // Fixed depth or fixed number of nodes?
464   MaxDepth = maxDepth;
465   if (MaxDepth)
466       InfiniteSearch = true; // HACK
467
468   MaxNodes = maxNodes;
469   if (MaxNodes)
470   {
471       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
472       InfiniteSearch = true; // HACK
473   }
474   else if (InfiniteSearch)
475       NodesBetweenPolls = 30000;
476   else if (myTime < 1000)
477       NodesBetweenPolls = 1000;
478   else if (myTime < 5000)
479       NodesBetweenPolls = 5000;
480   else
481       NodesBetweenPolls = 30000;
482
483   // Write information to search log file
484   if (UseLogFile)
485       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << std::endl
486               << "infinite: "  << infinite
487               << " ponder: "   << ponder
488               << " time: "     << myTime
489               << " increment: " << myIncrement
490               << " moves to go: " << movesToGo << std::endl;
491
492
493   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
494   //
495   // FIXME we really need to cleanup all this LSN ugliness
496   if (!loseOnTime)
497   {
498       Value v = id_loop(pos, searchMoves);
499       loseOnTime = (   UseLSNFiltering
500                     && myTime < LSNTime
501                     && myIncrement == 0
502                     && v < -LSNValue);
503   }
504   else
505   {
506       loseOnTime = false; // reset for next match
507       while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
508           ; // wait here
509       id_loop(pos, searchMoves); // to fail gracefully
510   }
511
512   if (UseLogFile)
513       LogFile.close();
514
515   Idle = true;
516   return !Quit;
517 }
518
519
520 /// init_threads() is called during startup.  It launches all helper threads,
521 /// and initializes the split point stack and the global locks and condition
522 /// objects.
523
524 void init_threads() {
525
526   volatile int i;
527
528 #if !defined(_MSC_VER)
529   pthread_t pthread[1];
530 #endif
531
532   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
533       Threads[i].activeSplitPoints = 0;
534
535   // Initialize global locks
536   lock_init(&MPLock, NULL);
537   lock_init(&IOLock, NULL);
538
539   init_split_point_stack();
540
541 #if !defined(_MSC_VER)
542   pthread_mutex_init(&WaitLock, NULL);
543   pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
544 #else
545   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
546       SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
547 #endif
548
549   // All threads except the main thread should be initialized to idle state
550   for (i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
551   {
552       Threads[i].stop = false;
553       Threads[i].workIsWaiting = false;
554       Threads[i].idle = true;
555       Threads[i].running = false;
556   }
557
558   // Launch the helper threads
559   for(i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
560   {
561 #if !defined(_MSC_VER)
562       pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i));
563 #else
564       DWORD iID[1];
565       CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, iID);
566 #endif
567
568       // Wait until the thread has finished launching
569       while (!Threads[i].running);
570   }
571 }
572
573
574 /// stop_threads() is called when the program exits.  It makes all the
575 /// helper threads exit cleanly.
576
577 void stop_threads() {
578
579   ActiveThreads = THREAD_MAX;  // HACK
580   Idle = false;  // HACK
581   wake_sleeping_threads();
582   AllThreadsShouldExit = true;
583   for (int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
584   {
585       Threads[i].stop = true;
586       while(Threads[i].running);
587   }
588   destroy_split_point_stack();
589 }
590
591
592 /// nodes_searched() returns the total number of nodes searched so far in
593 /// the current search.
594
595 int64_t nodes_searched() {
596
597   int64_t result = 0ULL;
598   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
599       result += Threads[i].nodes;
600   return result;
601 }
602
603
604 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
605 // new search from the root.
606 void SearchStack::init(int ply) {
607
608   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
609   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
610   reduction = Depth(0);
611 }
612
613 void SearchStack::initKillers() {
614
615   mateKiller = MOVE_NONE;
616   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
617       killers[i] = MOVE_NONE;
618 }
619
620 namespace {
621
622   // id_loop() is the main iterative deepening loop.  It calls root_search
623   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
624   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
625   // reached.
626
627   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
628
629     Position p(pos);
630     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
631
632     // searchMoves are verified, copied, scored and sorted
633     RootMoveList rml(p, searchMoves);
634
635     // Print RootMoveList c'tor startup scoring to the standard output,
636     // so that we print information also for iteration 1.
637     std::cout << "info depth " << 1 << "\ninfo depth " << 1
638               << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
639               << " time " << current_search_time()
640               << " nodes " << nodes_searched()
641               << " nps " << nps()
642               << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
643
644     // Initialize
645     TT.new_search();
646     H.clear();
647     init_ss_array(ss);
648     IterationInfo[1] = IterationInfoType(rml.get_move_score(0), rml.get_move_score(0));
649     Iteration = 1;
650
651     Move EasyMove = rml.scan_for_easy_move();
652
653     // Iterative deepening loop
654     while (Iteration < PLY_MAX)
655     {
656         // Initialize iteration
657         rml.sort();
658         Iteration++;
659         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
660         if (Iteration <= 5)
661             ExtraSearchTime = 0;
662
663         std::cout << "info depth " << Iteration << std::endl;
664
665         // Calculate dynamic search window based on previous iterations
666         Value alpha, beta;
667
668         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(IterationInfo[Iteration - 1].value) < VALUE_KNOWN_WIN)
669         {
670             int prevDelta1 = IterationInfo[Iteration - 1].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue;
671             int prevDelta2 = IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 3].speculatedValue;
672
673             int delta = Max(2 * abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2), ProblemMargin);
674
675             alpha = Max(IterationInfo[Iteration - 1].value - delta, -VALUE_INFINITE);
676             beta  = Min(IterationInfo[Iteration - 1].value + delta,  VALUE_INFINITE);
677         }
678         else
679         {
680             alpha = - VALUE_INFINITE;
681             beta  =   VALUE_INFINITE;
682         }
683
684         // Search to the current depth
685         Value value = root_search(p, ss, rml, alpha, beta);
686
687         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
688         // been overwritten during the search.
689         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
690
691         if (AbortSearch)
692             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
693
694         //Save info about search result
695         Value speculatedValue;
696         bool fHigh = false;
697         bool fLow = false;
698         Value delta = value - IterationInfo[Iteration - 1].value;
699
700         if (value >= beta)
701         {
702             assert(delta > 0);
703
704             fHigh = true;
705             speculatedValue = value + delta;
706             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 2; // Allocate more time
707         }
708         else if (value <= alpha)
709         {
710             assert(value == alpha);
711             assert(delta < 0);
712
713             fLow = true;
714             speculatedValue = value + delta;
715             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 3; // Allocate more time
716         } else
717             speculatedValue = value;
718
719         speculatedValue = Min(Max(speculatedValue, -VALUE_INFINITE), VALUE_INFINITE);
720         IterationInfo[Iteration] = IterationInfoType(value, speculatedValue);
721
722         // Erase the easy move if it differs from the new best move
723         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
724             EasyMove = MOVE_NONE;
725
726         Problem = false;
727
728         if (!InfiniteSearch)
729         {
730             // Time to stop?
731             bool stopSearch = false;
732
733             // Stop search early if there is only a single legal move
734             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
735                 stopSearch = true;
736
737             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
738             if (  Iteration >= 6
739                 && abs(IterationInfo[Iteration].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100
740                 && abs(IterationInfo[Iteration-1].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
741                 stopSearch = true;
742
743             // Stop search early if one move seems to be much better than the rest
744             int64_t nodes = nodes_searched();
745             if (   Iteration >= 8
746                 && !fLow
747                 && !fHigh
748                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
749                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
750                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
751                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
752                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
753                 stopSearch = true;
754
755             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
756             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
757                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
758                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
759
760             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
761             // iteration.  We probably don't have enough time to search the first
762             // move at the next iteration anyway.
763             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime)*80) / 128)
764                 stopSearch = true;
765
766             if (stopSearch)
767             {
768                 //FIXME: Implement fail-low emergency measures
769                 if (!PonderSearch)
770                     break;
771                 else
772                     StopOnPonderhit = true;
773             }
774         }
775
776         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
777             break;
778     }
779
780     rml.sort();
781
782     // If we are pondering, we shouldn't print the best move before we
783     // are told to do so
784     if (PonderSearch)
785         wait_for_stop_or_ponderhit();
786     else
787         // Print final search statistics
788         std::cout << "info nodes " << nodes_searched()
789                   << " nps " << nps()
790                   << " time " << current_search_time()
791                   << " hashfull " << TT.full() << std::endl;
792
793     // Print the best move and the ponder move to the standard output
794     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
795     {
796         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
797         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
798     }
799     std::cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
800     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
801         std::cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
802
803     std::cout << std::endl;
804
805     if (UseLogFile)
806     {
807         if (dbg_show_mean)
808             dbg_print_mean(LogFile);
809
810         if (dbg_show_hit_rate)
811             dbg_print_hit_rate(LogFile);
812
813         StateInfo st;
814         LogFile << "Nodes: " << nodes_searched() << std::endl
815                 << "Nodes/second: " << nps() << std::endl
816                 << "Best move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]) << std::endl;
817
818         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
819         LogFile << "Ponder move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[1])
820                 << std::endl << std::endl;
821     }
822     return rml.get_move_score(0);
823   }
824
825
826   // root_search() is the function which searches the root node.  It is
827   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
828   // scheme (perhaps we should try to use this at internal PV nodes, too?)
829   // and prints some information to the standard output.
830
831   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList &rml, Value alpha, Value beta) {
832
833     Value oldAlpha = alpha;
834     Value value;
835     Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(pos.side_to_move());
836
837     // Loop through all the moves in the root move list
838     for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
839     {
840         if (alpha >= beta)
841         {
842             // We failed high, invalidate and skip next moves, leave node-counters
843             // and beta-counters as they are and quickly return, we will try to do
844             // a research at the next iteration with a bigger aspiration window.
845             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
846             continue;
847         }
848         int64_t nodes;
849         Move move;
850         StateInfo st;
851         Depth ext, newDepth;
852
853         RootMoveNumber = i + 1;
854         FailHigh = false;
855
856         // Remember the node count before the move is searched. The node counts
857         // are used to sort the root moves at the next iteration.
858         nodes = nodes_searched();
859
860         // Reset beta cut-off counters
861         BetaCounter.clear();
862
863         // Pick the next root move, and print the move and the move number to
864         // the standard output.
865         move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
866         if (current_search_time() >= 1000)
867             std::cout << "info currmove " << move
868                       << " currmovenumber " << i + 1 << std::endl;
869
870         // Decide search depth for this move
871         bool moveIsCapture = pos.move_is_capture(move);
872         bool dangerous;
873         ext = extension(pos, move, true, moveIsCapture, pos.move_is_check(move), false, false, &dangerous);
874         newDepth = (Iteration - 2) * OnePly + ext + InitialDepth;
875
876         // Make the move, and search it
877         pos.do_move(move, st, dcCandidates);
878
879         if (i < MultiPV)
880         {
881             // Aspiration window is disabled in multi-pv case
882             if (MultiPV > 1)
883                 alpha = -VALUE_INFINITE;
884
885             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
886             // If the value has dropped a lot compared to the last iteration,
887             // set the boolean variable Problem to true. This variable is used
888             // for time managment: When Problem is true, we try to complete the
889             // current iteration before playing a move.
890             Problem = (Iteration >= 2 && value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin);
891
892             if (Problem && StopOnPonderhit)
893                 StopOnPonderhit = false;
894         }
895         else
896         {
897             if (   newDepth >= 3*OnePly
898                 && i >= MultiPV + LMRPVMoves
899                 && !dangerous
900                 && !moveIsCapture
901                 && !move_is_promotion(move)
902                 && !move_is_castle(move))
903             {
904                 ss[0].reduction = OnePly;
905                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-OnePly, 1, true, 0);
906             } else
907                 value = alpha + 1; // Just to trigger next condition
908
909             if (value > alpha)
910             {
911                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
912                 if (value > alpha)
913                 {
914                     // Fail high! Set the boolean variable FailHigh to true, and
915                     // re-search the move with a big window. The variable FailHigh is
916                     // used for time managment: We try to avoid aborting the search
917                     // prematurely during a fail high research.
918                     FailHigh = true;
919                     value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
920                 }
921             }
922         }
923
924         pos.undo_move(move);
925
926         // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
927         // was aborted because the user interrupted the search or because we
928         // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
929         // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
930         // move and/or PV.
931         if (AbortSearch)
932             break;
933
934         // Remember the node count for this move. The node counts are used to
935         // sort the root moves at the next iteration.
936         rml.set_move_nodes(i, nodes_searched() - nodes);
937
938         // Remember the beta-cutoff statistics
939         int64_t our, their;
940         BetaCounter.read(pos.side_to_move(), our, their);
941         rml.set_beta_counters(i, our, their);
942
943         assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
944
945         if (value <= alpha && i >= MultiPV)
946             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
947         else
948         {
949             // PV move or new best move!
950
951             // Update PV
952             rml.set_move_score(i, value);
953             update_pv(ss, 0);
954             TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
955             rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
956
957             if (MultiPV == 1)
958             {
959                 // We record how often the best move has been changed in each
960                 // iteration. This information is used for time managment: When
961                 // the best move changes frequently, we allocate some more time.
962                 if (i > 0)
963                     BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
964
965                 // Print search information to the standard output
966                 std::cout << "info depth " << Iteration
967                           << " score " << value_to_string(value)
968                           << ((value >= beta)?
969                               " lowerbound" : ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
970                           << " time " << current_search_time()
971                           << " nodes " << nodes_searched()
972                           << " nps " << nps()
973                           << " pv ";
974
975                 for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
976                     std::cout << ss[0].pv[j] << " ";
977
978                 std::cout << std::endl;
979
980                 if (UseLogFile)
981                     LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration, nodes_searched(), value, 
982                                          ((value >= beta)? VALUE_TYPE_LOWER
983                                           : ((value <= alpha)? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT)),
984                                          ss[0].pv)
985                             << std::endl;
986
987                 if (value > alpha)
988                     alpha = value;
989
990                 // Reset the global variable Problem to false if the value isn't too
991                 // far below the final value from the last iteration.
992                 if (value > IterationInfo[Iteration - 1].value - NoProblemMargin)
993                     Problem = false;
994             }
995             else // MultiPV > 1
996             {
997                 rml.sort_multipv(i);
998                 for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
999                 {
1000                     int k;
1001                     std::cout << "info multipv " << j + 1
1002                               << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
1003                               << " depth " << ((j <= i)? Iteration : Iteration - 1)
1004                               << " time " << current_search_time()
1005                               << " nodes " << nodes_searched()
1006                               << " nps " << nps()
1007                               << " pv ";
1008
1009                     for (k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
1010                         std::cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1011
1012                     std::cout << std::endl;
1013                 }
1014                 alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV-1));
1015             }
1016         } // New best move case
1017
1018         assert(alpha >= oldAlpha);
1019
1020         FailLow = (alpha == oldAlpha);
1021     }
1022     return alpha;
1023   }
1024
1025
1026   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1027
1028   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1029                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1030
1031     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1032     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1033     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1034     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1035
1036     if (depth < OnePly)
1037         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1038
1039     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1040     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1041     init_node(ss, ply, threadID);
1042
1043     // After init_node() that calls poll()
1044     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1045         return Value(0);
1046
1047     if (pos.is_draw())
1048         return VALUE_DRAW;
1049
1050     EvalInfo ei;
1051
1052     if (ply >= PLY_MAX - 1)
1053         return evaluate(pos, ei, threadID);
1054
1055     // Mate distance pruning
1056     Value oldAlpha = alpha;
1057     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1058     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1059     if (alpha >= beta)
1060         return alpha;
1061
1062     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1063     // pruning, but only for move ordering.
1064     const TTEntry* tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1065     Move ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1066
1067     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1068     if (UseIIDAtPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 5*OnePly)
1069     {
1070         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1071         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1072     }
1073
1074     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1075     // to search all moves
1076     Move move, movesSearched[256];
1077     int moveCount = 0;
1078     Value value, bestValue = -VALUE_INFINITE;
1079     Color us = pos.side_to_move();
1080     bool isCheck = pos.is_check();
1081     bool mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(us));
1082
1083     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1084     Bitboard dcCandidates = mp.discovered_check_candidates();
1085
1086     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
1087     // occurs.
1088     while (   alpha < beta
1089            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1090            && !thread_should_stop(threadID))
1091     {
1092       assert(move_is_ok(move));
1093
1094       bool singleReply = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1095       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, dcCandidates);
1096       bool moveIsCapture = pos.move_is_capture(move);
1097
1098       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1099
1100       // Decide the new search depth
1101       bool dangerous;
1102       Depth ext = extension(pos, move, true, moveIsCapture, moveIsCheck, singleReply, mateThreat, &dangerous);
1103       Depth newDepth = depth - OnePly + ext;
1104
1105       // Make and search the move
1106       StateInfo st;
1107       pos.do_move(move, st, dcCandidates);
1108
1109       if (moveCount == 1) // The first move in list is the PV
1110           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1111       else
1112       {
1113         // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1114         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1115         if (    depth >= 3*OnePly
1116             &&  moveCount >= LMRPVMoves
1117             && !dangerous
1118             && !moveIsCapture
1119             && !move_is_promotion(move)
1120             && !move_is_castle(move)
1121             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1122         {
1123             ss[ply].reduction = OnePly;
1124             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-OnePly, ply+1, true, threadID);
1125         }
1126         else
1127             value = alpha + 1; // Just to trigger next condition
1128
1129         if (value > alpha) // Go with full depth non-pv search
1130         {
1131             ss[ply].reduction = Depth(0);
1132             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1133             if (value > alpha && value < beta)
1134             {
1135                 // When the search fails high at ply 1 while searching the first
1136                 // move at the root, set the flag failHighPly1. This is used for
1137                 // time managment:  We don't want to stop the search early in
1138                 // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
1139                 // result in a big drop in score at the root.
1140                 if (ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
1141                     Threads[threadID].failHighPly1 = true;
1142
1143                 // A fail high occurred. Re-search at full window (pv search)
1144                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1145                 Threads[threadID].failHighPly1 = false;
1146           }
1147         }
1148       }
1149       pos.undo_move(move);
1150
1151       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1152
1153       // New best move?
1154       if (value > bestValue)
1155       {
1156           bestValue = value;
1157           if (value > alpha)
1158           {
1159               alpha = value;
1160               update_pv(ss, ply);
1161               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1162                   ss[ply].mateKiller = move;
1163           }
1164           // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
1165           // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
1166           // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
1167           if (   ply == 1
1168               && Iteration >= 2
1169               && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
1170               Problem = true;
1171       }
1172
1173       // Split?
1174       if (   ActiveThreads > 1
1175           && bestValue < beta
1176           && depth >= MinimumSplitDepth
1177           && Iteration <= 99
1178           && idle_thread_exists(threadID)
1179           && !AbortSearch
1180           && !thread_should_stop(threadID)
1181           && split(pos, ss, ply, &alpha, &beta, &bestValue, depth,
1182                    &moveCount, &mp, dcCandidates, threadID, true))
1183           break;
1184     }
1185
1186     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1187     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1188     if (moveCount == 0)
1189         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1190
1191     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1192     // history counters, and killer moves.
1193     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1194         return bestValue;
1195
1196     if (bestValue <= oldAlpha)
1197         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1198
1199     else if (bestValue >= beta)
1200     {
1201         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1202         Move m = ss[ply].pv[ply];
1203         if (ok_to_history(pos, m)) // Only non capture moves are considered
1204         {
1205             update_history(pos, m, depth, movesSearched, moveCount);
1206             update_killers(m, ss[ply]);
1207         }
1208         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, m);
1209     }
1210     else
1211         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1212
1213     return bestValue;
1214   }
1215
1216
1217   // search() is the search function for zero-width nodes.
1218
1219   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1220                int ply, bool allowNullmove, int threadID) {
1221
1222     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1223     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1224     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1225
1226     if (depth < OnePly)
1227         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1228
1229     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1230     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1231     init_node(ss, ply, threadID);
1232
1233     // After init_node() that calls poll()
1234     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1235         return Value(0);
1236
1237     if (pos.is_draw())
1238         return VALUE_DRAW;
1239
1240     EvalInfo ei;
1241
1242     if (ply >= PLY_MAX - 1)
1243         return evaluate(pos, ei, threadID);
1244
1245     // Mate distance pruning
1246     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1247         return beta;
1248
1249     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1250         return beta - 1;
1251
1252     // Transposition table lookup
1253     const TTEntry* tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1254     Move ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1255
1256     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1257     {
1258         ss[ply].currentMove = ttMove; // can be MOVE_NONE
1259         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1260     }
1261
1262     Value approximateEval = quick_evaluate(pos);
1263     bool mateThreat = false;
1264     bool isCheck = pos.is_check();
1265
1266     // Null move search
1267     if (    allowNullmove
1268         &&  depth > OnePly
1269         && !isCheck
1270         && !value_is_mate(beta)
1271         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1272         &&  approximateEval >= beta - NullMoveMargin)
1273     {
1274         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1275
1276         StateInfo st;
1277         pos.do_null_move(st);
1278         int R = (depth >= 5 * OnePly ? 4 : 3); // Null move dynamic reduction
1279
1280         Value nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1281
1282         pos.undo_null_move();
1283
1284         if (nullValue >= beta)
1285         {
1286             if (depth < 6 * OnePly)
1287                 return beta;
1288
1289             // Do zugzwang verification search
1290             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1291             if (v >= beta)
1292                 return beta;
1293         } else {
1294             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1295             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1296             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1297             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1298             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1299             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1300             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1301                 mateThreat = true;
1302
1303             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1304             if (   depth < ThreatDepth
1305                 && ss[ply - 1].reduction
1306                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1307                 return beta - 1;
1308         }
1309     }
1310     // Null move search not allowed, try razoring
1311     else if (   !value_is_mate(beta)
1312              && depth < RazorDepth
1313              && approximateEval < beta - RazorApprMargins[int(depth) - 2]
1314              && ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1315              && ttMove == MOVE_NONE
1316              && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1317     {
1318         Value v = qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1319         if (v < beta - RazorMargins[int(depth) - 2])
1320           return v;
1321     }
1322
1323     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1324     if (UseIIDAtNonPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 8*OnePly &&
1325         evaluate(pos, ei, threadID) >= beta - IIDMargin)
1326     {
1327         search(pos, ss, beta, Min(depth/2, depth-2*OnePly), ply, false, threadID);
1328         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1329     }
1330
1331     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1332     // to search all moves.
1333     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1334
1335     Move move, movesSearched[256];
1336     int moveCount = 0;
1337     Value value, bestValue = -VALUE_INFINITE;
1338     Bitboard dcCandidates = mp.discovered_check_candidates();
1339     Value futilityValue = VALUE_NONE;
1340     bool useFutilityPruning =   depth < SelectiveDepth
1341                              && !isCheck;
1342
1343     // Avoid calling evaluate() if we already have the score in TT
1344     if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1345         futilityValue = value_from_tt(tte->value(), ply) + FutilityMargins[int(depth) - 2];
1346
1347     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
1348     // occurs.
1349     while (   bestValue < beta
1350            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1351            && !thread_should_stop(threadID))
1352     {
1353       assert(move_is_ok(move));
1354
1355       bool singleReply = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1356       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, dcCandidates);
1357       bool moveIsCapture = pos.move_is_capture(move);
1358
1359       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1360
1361       // Decide the new search depth
1362       bool dangerous;
1363       Depth ext = extension(pos, move, false, moveIsCapture, moveIsCheck, singleReply, mateThreat, &dangerous);
1364       Depth newDepth = depth - OnePly + ext;
1365
1366       // Futility pruning
1367       if (    useFutilityPruning
1368           && !dangerous
1369           && !moveIsCapture
1370           && !move_is_promotion(move))
1371       {
1372           // History pruning. See ok_to_prune() definition
1373           if (   moveCount >= 2 + int(depth)
1374               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove, depth))
1375               continue;
1376
1377           // Value based pruning
1378           if (approximateEval < beta)
1379           {
1380               if (futilityValue == VALUE_NONE)
1381                   futilityValue =  evaluate(pos, ei, threadID)
1382                                  + FutilityMargins[int(depth) - 2];
1383
1384               if (futilityValue < beta)
1385               {
1386                   if (futilityValue > bestValue)
1387                       bestValue = futilityValue;
1388                   continue;
1389               }
1390           }
1391       }
1392
1393       // Make and search the move
1394       StateInfo st;
1395       pos.do_move(move, st, dcCandidates);
1396
1397       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1398       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1399       if (    depth >= 3*OnePly
1400           &&  moveCount >= LMRNonPVMoves
1401           && !dangerous
1402           && !moveIsCapture
1403           && !move_is_promotion(move)
1404           && !move_is_castle(move)
1405           && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1406       {
1407           ss[ply].reduction = OnePly;
1408           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-OnePly, ply+1, true, threadID);
1409       }
1410       else
1411         value = beta; // Just to trigger next condition
1412
1413       if (value >= beta) // Go with full depth non-pv search
1414       {
1415           ss[ply].reduction = Depth(0);
1416           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1417       }
1418       pos.undo_move(move);
1419
1420       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1421
1422       // New best move?
1423       if (value > bestValue)
1424       {
1425         bestValue = value;
1426         if (value >= beta)
1427             update_pv(ss, ply);
1428
1429         if (value == value_mate_in(ply + 1))
1430             ss[ply].mateKiller = move;
1431       }
1432
1433       // Split?
1434       if (   ActiveThreads > 1
1435           && bestValue < beta
1436           && depth >= MinimumSplitDepth
1437           && Iteration <= 99
1438           && idle_thread_exists(threadID)
1439           && !AbortSearch
1440           && !thread_should_stop(threadID)
1441           && split(pos, ss, ply, &beta, &beta, &bestValue, depth, &moveCount,
1442                    &mp, dcCandidates, threadID, false))
1443         break;
1444     }
1445
1446     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1447     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1448     if (moveCount == 0)
1449         return (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1450
1451     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1452     // history counters, and killer moves.
1453     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1454         return bestValue;
1455
1456     if (bestValue < beta)
1457         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1458     else
1459     {
1460         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1461         Move m = ss[ply].pv[ply];
1462         if (ok_to_history(pos, m)) // Only non capture moves are considered
1463         {
1464             update_history(pos, m, depth, movesSearched, moveCount);
1465             update_killers(m, ss[ply]);
1466         }
1467         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, m);
1468     }
1469
1470     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1471
1472     return bestValue;
1473   }
1474
1475
1476   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1477   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1478   // less than OnePly).
1479
1480   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1481                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1482
1483     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1484     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1485     assert(depth <= 0);
1486     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1487     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1488
1489     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1490     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1491     init_node(ss, ply, threadID);
1492
1493     // After init_node() that calls poll()
1494     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1495         return Value(0);
1496
1497     if (pos.is_draw())
1498         return VALUE_DRAW;
1499
1500     // Transposition table lookup, only when not in PV
1501     TTEntry* tte = NULL;
1502     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1503     if (!pvNode)
1504     {
1505         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1506         if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1507         {
1508             assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1509
1510             return value_from_tt(tte->value(), ply);
1511         }
1512     }
1513     Move ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1514
1515     // Evaluate the position statically
1516     EvalInfo ei;
1517     Value staticValue;
1518     bool isCheck = pos.is_check();
1519     ei.futilityMargin = Value(0); // Manually initialize futilityMargin
1520
1521     if (isCheck)
1522         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1523
1524     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1525     {
1526         // Use the cached evaluation score if possible
1527         assert(ei.futilityMargin == Value(0));
1528
1529         staticValue = tte->value();
1530     }
1531     else
1532         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1533
1534     if (ply == PLY_MAX - 1)
1535         return evaluate(pos, ei, threadID);
1536
1537     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1538     // at least beta.
1539     Value bestValue = staticValue;
1540
1541     if (bestValue >= beta)
1542     {
1543         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1544         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin == 0)
1545             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1546
1547         return bestValue;
1548     }
1549
1550     if (bestValue > alpha)
1551         alpha = bestValue;
1552
1553     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1554     // to search the moves.  Because the depth is <= 0 here, only captures,
1555     // queen promotions and checks (only if depth == 0) will be generated.
1556     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H);
1557     Move move;
1558     int moveCount = 0;
1559     Bitboard dcCandidates = mp.discovered_check_candidates();
1560     Color us = pos.side_to_move();
1561     bool enoughMaterial = pos.non_pawn_material(us) > RookValueMidgame;
1562
1563     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1564     // occurs.
1565     while (   alpha < beta
1566            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1567     {
1568       assert(move_is_ok(move));
1569
1570       moveCount++;
1571       ss[ply].currentMove = move;
1572
1573       // Futility pruning
1574       if (   enoughMaterial
1575           && !isCheck
1576           && !pvNode
1577           && !move_is_promotion(move)
1578           && !pos.move_is_check(move, dcCandidates)
1579           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1580       {
1581           Value futilityValue = staticValue
1582                               + Max(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(move)),
1583                                     pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move)))
1584                               + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0))
1585                               + FutilityMarginQS
1586                               + ei.futilityMargin;
1587
1588           if (futilityValue < alpha)
1589           {
1590               if (futilityValue > bestValue)
1591                   bestValue = futilityValue;
1592               continue;
1593           }
1594       }
1595
1596       // Don't search captures and checks with negative SEE values
1597       if (   !isCheck
1598           && !move_is_promotion(move)
1599           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1600           continue;
1601
1602       // Make and search the move.
1603       StateInfo st;
1604       pos.do_move(move, st, dcCandidates);
1605       Value value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1606       pos.undo_move(move);
1607
1608       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1609
1610       // New best move?
1611       if (value > bestValue)
1612       {
1613           bestValue = value;
1614           if (value > alpha)
1615           {
1616               alpha = value;
1617               update_pv(ss, ply);
1618           }
1619        }
1620     }
1621
1622     // All legal moves have been searched.  A special case: If we're in check
1623     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1624     if (pos.is_check() && moveCount == 0) // Mate!
1625         return value_mated_in(ply);
1626
1627     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1628
1629     // Update transposition table
1630     Move m = ss[ply].pv[ply];
1631     if (!pvNode)
1632     {
1633         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation of
1634         // the node, so keep this info to avoid a future costly evaluation() call.
1635         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.futilityMargin ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1636         Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1637
1638         if (bestValue < beta)
1639             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1640         else
1641             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, m);
1642     }
1643
1644     // Update killers only for good check moves
1645     if (alpha >= beta && ok_to_history(pos, m)) // Only non capture moves are considered
1646         update_killers(m, ss[ply]);
1647
1648     return bestValue;
1649   }
1650
1651
1652   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1653   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1654   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1655   // table, done a null move search, and searched the first move before
1656   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1657   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1658   // care of after we return from the split point.
1659
1660   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1661
1662     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1663     assert(ActiveThreads > 1);
1664
1665     Position pos = Position(sp->pos);
1666     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1667     Value value;
1668     Move move;
1669     bool isCheck = pos.is_check();
1670     bool useFutilityPruning =     sp->depth < SelectiveDepth
1671                               && !isCheck;
1672
1673     while (    sp->bestValue < sp->beta
1674            && !thread_should_stop(threadID)
1675            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
1676     {
1677       assert(move_is_ok(move));
1678
1679       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, sp->dcCandidates);
1680       bool moveIsCapture = pos.move_is_capture(move);
1681
1682       lock_grab(&(sp->lock));
1683       int moveCount = ++sp->moves;
1684       lock_release(&(sp->lock));
1685
1686       ss[sp->ply].currentMove = move;
1687
1688       // Decide the new search depth.
1689       bool dangerous;
1690       Depth ext = extension(pos, move, false, moveIsCapture, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1691       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1692
1693       // Prune?
1694       if (    useFutilityPruning
1695           && !dangerous
1696           && !moveIsCapture
1697           && !move_is_promotion(move)
1698           &&  moveCount >= 2 + int(sp->depth)
1699           &&  ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove, sp->depth))
1700         continue;
1701
1702       // Make and search the move.
1703       StateInfo st;
1704       pos.do_move(move, st, sp->dcCandidates);
1705
1706       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1707       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1708       if (   !dangerous
1709           &&  moveCount >= LMRNonPVMoves
1710           && !moveIsCapture
1711           && !move_is_promotion(move)
1712           && !move_is_castle(move)
1713           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1714       {
1715           ss[sp->ply].reduction = OnePly;
1716           value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth - OnePly, sp->ply+1, true, threadID);
1717       }
1718       else
1719           value = sp->beta; // Just to trigger next condition
1720
1721       if (value >= sp->beta) // Go with full depth non-pv search
1722       {
1723           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1724           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1725       }
1726       pos.undo_move(move);
1727
1728       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1729
1730       if (thread_should_stop(threadID))
1731           break;
1732
1733       // New best move?
1734       lock_grab(&(sp->lock));
1735       if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
1736       {
1737           sp->bestValue = value;
1738           if (sp->bestValue >= sp->beta)
1739           {
1740               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1741               for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1742                   if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
1743                       Threads[i].stop = true;
1744
1745               sp->finished = true;
1746         }
1747       }
1748       lock_release(&(sp->lock));
1749     }
1750
1751     lock_grab(&(sp->lock));
1752
1753     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
1754     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
1755     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
1756         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1757             if (sp->slaves[i])
1758                 Threads[i].stop = true;
1759
1760     sp->cpus--;
1761     sp->slaves[threadID] = 0;
1762
1763     lock_release(&(sp->lock));
1764   }
1765
1766
1767   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1768   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1769   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1770   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1771   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1772   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
1773   // after we return from the split point.
1774
1775   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
1776
1777     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1778     assert(ActiveThreads > 1);
1779
1780     Position pos = Position(sp->pos);
1781     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1782     Value value;
1783     Move move;
1784
1785     while (    sp->alpha < sp->beta
1786            && !thread_should_stop(threadID)
1787            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
1788     {
1789       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, sp->dcCandidates);
1790       bool moveIsCapture = pos.move_is_capture(move);
1791
1792       assert(move_is_ok(move));
1793
1794       lock_grab(&(sp->lock));
1795       int moveCount = ++sp->moves;
1796       lock_release(&(sp->lock));
1797
1798       ss[sp->ply].currentMove = move;
1799
1800       // Decide the new search depth.
1801       bool dangerous;
1802       Depth ext = extension(pos, move, true, moveIsCapture, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1803       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1804
1805       // Make and search the move.
1806       StateInfo st;
1807       pos.do_move(move, st, sp->dcCandidates);
1808
1809       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1810       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1811       if (   !dangerous
1812           &&  moveCount >= LMRPVMoves
1813           && !moveIsCapture
1814           && !move_is_promotion(move)
1815           && !move_is_castle(move)
1816           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1817       {
1818           ss[sp->ply].reduction = OnePly;
1819           value = -search(pos, ss, -sp->alpha, newDepth - OnePly, sp->ply+1, true, threadID);
1820       }
1821       else
1822           value = sp->alpha + 1; // Just to trigger next condition
1823
1824       if (value > sp->alpha) // Go with full depth non-pv search
1825       {
1826           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1827           value = -search(pos, ss, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1828
1829           if (value > sp->alpha && value < sp->beta)
1830           {
1831               // When the search fails high at ply 1 while searching the first
1832               // move at the root, set the flag failHighPly1.  This is used for
1833               // time managment: We don't want to stop the search early in
1834               // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
1835               // result in a big drop in score at the root.
1836               if (sp->ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
1837                   Threads[threadID].failHighPly1 = true;
1838
1839               value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
1840               Threads[threadID].failHighPly1 = false;
1841         }
1842       }
1843       pos.undo_move(move);
1844
1845       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1846
1847       if (thread_should_stop(threadID))
1848           break;
1849
1850       // New best move?
1851       lock_grab(&(sp->lock));
1852       if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
1853       {
1854           sp->bestValue = value;
1855           if (value > sp->alpha)
1856           {
1857               sp->alpha = value;
1858               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1859               if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
1860                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
1861
1862               if (value >= sp->beta)
1863               {
1864                   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1865                       if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
1866                           Threads[i].stop = true;
1867
1868                   sp->finished = true;
1869               }
1870         }
1871         // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
1872         // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
1873         // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
1874         if (   sp->ply == 1
1875             && Iteration >= 2
1876             && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
1877             Problem = true;
1878       }
1879       lock_release(&(sp->lock));
1880     }
1881
1882     lock_grab(&(sp->lock));
1883
1884     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
1885     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
1886     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
1887         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1888             if (sp->slaves[i])
1889                 Threads[i].stop = true;
1890
1891     sp->cpus--;
1892     sp->slaves[threadID] = 0;
1893
1894     lock_release(&(sp->lock));
1895   }
1896
1897   /// The BetaCounterType class
1898
1899   BetaCounterType::BetaCounterType() { clear(); }
1900
1901   void BetaCounterType::clear() {
1902
1903     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
1904         Threads[i].betaCutOffs[WHITE] = Threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
1905   }
1906
1907   void BetaCounterType::add(Color us, Depth d, int threadID) {
1908
1909     // Weighted count based on depth
1910     Threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d);
1911   }
1912
1913   void BetaCounterType::read(Color us, int64_t& our, int64_t& their) {
1914
1915     our = their = 0UL;
1916     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
1917     {
1918         our += Threads[i].betaCutOffs[us];
1919         their += Threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
1920     }
1921   }
1922
1923
1924   /// The RootMove class
1925
1926   // Constructor
1927
1928   RootMove::RootMove() {
1929     nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL;
1930   }
1931
1932   // RootMove::operator<() is the comparison function used when
1933   // sorting the moves.  A move m1 is considered to be better
1934   // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
1935   // have equal score but m1 has the higher node count.
1936
1937   bool RootMove::operator<(const RootMove& m) {
1938
1939     if (score != m.score)
1940         return (score < m.score);
1941
1942     return theirBeta <= m.theirBeta;
1943   }
1944
1945   /// The RootMoveList class
1946
1947   // Constructor
1948
1949   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
1950
1951     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
1952     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
1953
1954     // Generate all legal moves
1955     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
1956
1957     // Add each move to the moves[] array
1958     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
1959     {
1960         bool includeMove = includeAllMoves;
1961
1962         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
1963             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
1964
1965         if (!includeMove)
1966             continue;
1967
1968         // Find a quick score for the move
1969         StateInfo st;
1970         SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
1971         init_ss_array(ss);
1972
1973         moves[count].move = cur->move;
1974         pos.do_move(moves[count].move, st);
1975         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
1976         pos.undo_move(moves[count].move);
1977         moves[count].pv[0] = moves[count].move;
1978         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE; // FIXME
1979         count++;
1980     }
1981     sort();
1982   }
1983
1984
1985   // Simple accessor methods for the RootMoveList class
1986
1987   inline Move RootMoveList::get_move(int moveNum) const {
1988     return moves[moveNum].move;
1989   }
1990
1991   inline Value RootMoveList::get_move_score(int moveNum) const {
1992     return moves[moveNum].score;
1993   }
1994
1995   inline void RootMoveList::set_move_score(int moveNum, Value score) {
1996     moves[moveNum].score = score;
1997   }
1998
1999   inline void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2000     moves[moveNum].nodes = nodes;
2001     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2002   }
2003
2004   inline void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2005     moves[moveNum].ourBeta = our;
2006     moves[moveNum].theirBeta = their;
2007   }
2008
2009   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2010     int j;
2011     for(j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2012       moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2013     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2014   }
2015
2016   inline Move RootMoveList::get_move_pv(int moveNum, int i) const {
2017     return moves[moveNum].pv[i];
2018   }
2019
2020   inline int64_t RootMoveList::get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const {
2021     return moves[moveNum].cumulativeNodes;
2022   }
2023
2024   inline int RootMoveList::move_count() const {
2025     return count;
2026   }
2027
2028
2029   // RootMoveList::scan_for_easy_move() is called at the end of the first
2030   // iteration, and is used to detect an "easy move", i.e. a move which appears
2031   // to be much bester than all the rest.  If an easy move is found, the move
2032   // is returned, otherwise the function returns MOVE_NONE.  It is very
2033   // important that this function is called at the right moment:  The code
2034   // assumes that the first iteration has been completed and the moves have
2035   // been sorted. This is done in RootMoveList c'tor.
2036
2037   Move RootMoveList::scan_for_easy_move() const {
2038
2039     assert(count);
2040
2041     if (count == 1)
2042         return get_move(0);
2043
2044     // moves are sorted so just consider the best and the second one
2045     if (get_move_score(0) > get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
2046         return get_move(0);
2047
2048     return MOVE_NONE;
2049   }
2050
2051   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2052   // iteration.
2053
2054   inline void RootMoveList::sort() {
2055
2056     sort_multipv(count - 1); // all items
2057   }
2058
2059
2060   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2061   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2062   // correctly in MultiPV mode.
2063
2064   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2065
2066     for (int i = 1; i <= n; i++)
2067     {
2068       RootMove rm = moves[i];
2069       int j;
2070       for (j = i; j > 0 && moves[j-1] < rm; j--)
2071           moves[j] = moves[j-1];
2072       moves[j] = rm;
2073     }
2074   }
2075
2076
2077   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2078   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the search
2079   // stack object corresponding to the current node.  Once every
2080   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2081   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2082
2083   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2084
2085     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2086     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2087
2088     Threads[threadID].nodes++;
2089
2090     if (threadID == 0)
2091     {
2092         NodesSincePoll++;
2093         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
2094         {
2095             poll();
2096             NodesSincePoll = 0;
2097         }
2098     }
2099     ss[ply].init(ply);
2100     ss[ply+2].initKillers();
2101
2102     if (Threads[threadID].printCurrentLine)
2103         print_current_line(ss, ply, threadID);
2104   }
2105
2106
2107   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.  It
2108   // updates the PV in the SearchStack object corresponding to the current
2109   // node.
2110
2111   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2112     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2113
2114     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2115     int p;
2116     for(p = ply + 1; ss[ply+1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2117       ss[ply].pv[p] = ss[ply+1].pv[p];
2118     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2119   }
2120
2121
2122   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points.  The
2123   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2124   // the PV at the parent node.
2125
2126   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
2127     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2128
2129     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2130     int p;
2131     for(p = ply + 1; ss[ply+1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2132       ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply+1].pv[p];
2133     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2134   }
2135
2136
2137   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2138   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2139   // if the moving piece is the same in both moves).  The first move is
2140   // assumed to be the move that was made to reach the current position, while
2141   // the second move is assumed to be a move from the current position.
2142
2143   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
2144
2145     Square f1, t1, f2, t2;
2146     Piece p;
2147
2148     assert(move_is_ok(m1));
2149     assert(move_is_ok(m2));
2150
2151     if (m2 == MOVE_NONE)
2152         return false;
2153
2154     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
2155     f2 = move_from(m2);
2156     t1 = move_to(m1);
2157     if (f2 == t1)
2158         return true;
2159
2160     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
2161     t2 = move_to(m2);
2162     f1 = move_from(m1);
2163     if (t2 == f1)
2164         return true;
2165
2166     // Case 3: Moving through the vacated square
2167     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
2168         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2169       return true;
2170
2171     // Case 4: The destination square for m2 is attacked by the moving piece in m1
2172     p = pos.piece_on(t1);
2173     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
2174         return true;
2175
2176     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
2177     if (   piece_is_slider(p)
2178         && bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
2179         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
2180     {
2181         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
2182         Color us = pos.side_to_move();
2183         Square ksq = pos.king_square(us);
2184         clear_bit(&occ, f2);
2185         if (type_of_piece(p) == BISHOP)
2186         {
2187             if (bit_is_set(bishop_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2188                 return true;
2189         }
2190         else if (type_of_piece(p) == ROOK)
2191         {
2192             if (bit_is_set(rook_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2193                 return true;
2194         }
2195         else
2196         {
2197             assert(type_of_piece(p) == QUEEN);
2198             if (bit_is_set(queen_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2199                 return true;
2200         }
2201     }
2202     return false;
2203   }
2204
2205
2206   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2207   // eventually compensated for the ply.
2208
2209   bool value_is_mate(Value value) {
2210
2211     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2212
2213     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2214           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2215   }
2216
2217
2218   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2219   // killer moves of that ply.
2220
2221   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2222
2223       const Move* k = ss.killers;
2224       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2225           if (*k == m)
2226               return true;
2227
2228       return false;
2229   }
2230
2231
2232   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2233   // or with extended depth.  Certain classes of moves (checking moves, in
2234   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2235   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2236   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2237   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2238
2239   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool capture, bool check,
2240                   bool singleReply, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2241
2242     assert(m != MOVE_NONE);
2243
2244     Depth result = Depth(0);
2245     *dangerous = check | singleReply | mateThreat;
2246
2247     if (*dangerous)
2248     {
2249         if (check)
2250             result += CheckExtension[pvNode];
2251
2252         if (singleReply)
2253             result += SingleReplyExtension[pvNode];
2254
2255         if (mateThreat)
2256             result += MateThreatExtension[pvNode];
2257     }
2258
2259     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2260     {
2261         Color c = pos.side_to_move();
2262         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2263         {
2264             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2265             *dangerous = true;
2266         }
2267         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2268         {
2269             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2270             *dangerous = true;
2271         }
2272     }
2273
2274     if (   capture
2275         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2276         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2277             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2278         && !move_is_promotion(m)
2279         && !move_is_ep(m))
2280     {
2281         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2282         *dangerous = true;
2283     }
2284
2285     if (   pvNode
2286         && capture
2287         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2288         && pos.see_sign(m) >= 0)
2289     {
2290         result += OnePly/2;
2291         *dangerous = true;
2292     }
2293
2294     return Min(result, OnePly);
2295   }
2296
2297
2298   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2299   // doing a 'null move' should be allowed.  In order to avoid zugzwang
2300   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2301   // little material left.  Currently, the test is a bit too simple:  Null
2302   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.  It's
2303   // probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2304   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2305
2306   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2307
2308     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2309   }
2310
2311
2312   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move.  Only
2313   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2314   // candidates for pruning.
2315
2316   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat, Depth d) {
2317
2318     assert(move_is_ok(m));
2319     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2320     assert(!move_is_promotion(m));
2321     assert(!pos.move_is_check(m));
2322     assert(!pos.move_is_capture(m));
2323     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2324     assert(d >= OnePly);
2325
2326     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2327
2328     mfrom = move_from(m);
2329     mto = move_to(m);
2330     tfrom = move_from(threat);
2331     tto = move_to(threat);
2332
2333     // Case 1: Castling moves are never pruned
2334     if (move_is_castle(m))
2335         return false;
2336
2337     // Case 2: Don't prune moves which move the threatened piece
2338     if (!PruneEscapeMoves && threat != MOVE_NONE && mfrom == tto)
2339         return false;
2340
2341     // Case 3: If the threatened piece has value less than or equal to the
2342     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2343     if (   !PruneDefendingMoves
2344         && threat != MOVE_NONE
2345         && pos.move_is_capture(threat)
2346         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2347             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2348         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2349         return false;
2350
2351     // Case 4: Don't prune moves with good history
2352     if (!H.ok_to_prune(pos.piece_on(mfrom), mto, d))
2353         return false;
2354
2355     // Case 5: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2356     // prune safe moves which block its ray.
2357     if (  !PruneBlockingMoves
2358         && threat != MOVE_NONE
2359         && piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2360         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2361         && pos.see_sign(m) >= 0)
2362         return false;
2363
2364     return true;
2365   }
2366
2367
2368   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2369   // can be used at a given point in search.
2370
2371   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2372
2373     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2374
2375     return   (   tte->depth() >= depth
2376               || v >= Max(value_mate_in(100), beta)
2377               || v < Min(value_mated_in(100), beta))
2378
2379           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2380               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2381   }
2382
2383
2384   // ok_to_history() returns true if a move m can be stored
2385   // in history. Should be a non capturing move nor a promotion.
2386
2387   bool ok_to_history(const Position& pos, Move m) {
2388
2389     return !pos.move_is_capture(m) && !move_is_promotion(m);
2390   }
2391
2392
2393   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2394   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2395
2396   void update_history(const Position& pos, Move m, Depth depth,
2397                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2398
2399     H.success(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2400
2401     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2402     {
2403         assert(m != movesSearched[i]);
2404         if (ok_to_history(pos, movesSearched[i]))
2405             H.failure(pos.piece_on(move_from(movesSearched[i])), move_to(movesSearched[i]));
2406     }
2407   }
2408
2409
2410   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2411   // among the killer moves of that ply.
2412
2413   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2414
2415     if (m == ss.killers[0])
2416         return;
2417
2418     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2419         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2420
2421     ss.killers[0] = m;
2422   }
2423
2424
2425   // fail_high_ply_1() checks if some thread is currently resolving a fail
2426   // high at ply 1 at the node below the first root node.  This information
2427   // is used for time managment.
2428
2429   bool fail_high_ply_1() {
2430
2431     for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2432         if (Threads[i].failHighPly1)
2433             return true;
2434
2435     return false;
2436   }
2437
2438
2439   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2440   // since the beginning of the current search.
2441
2442   int current_search_time() {
2443     return get_system_time() - SearchStartTime;
2444   }
2445
2446
2447   // nps() computes the current nodes/second count.
2448
2449   int nps() {
2450     int t = current_search_time();
2451     return (t > 0)? int((nodes_searched() * 1000) / t) : 0;
2452   }
2453
2454
2455   // poll() performs two different functions:  It polls for user input, and it
2456   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2457   // search.
2458
2459   void poll() {
2460
2461     static int lastInfoTime;
2462     int t = current_search_time();
2463
2464     //  Poll for input
2465     if (Bioskey())
2466     {
2467         // We are line oriented, don't read single chars
2468         std::string command;
2469         if (!std::getline(std::cin, command))
2470             command = "quit";
2471
2472         if (command == "quit")
2473         {
2474             AbortSearch = true;
2475             PonderSearch = false;
2476             Quit = true;
2477             return;
2478         }
2479         else if (command == "stop")
2480         {
2481             AbortSearch = true;
2482             PonderSearch = false;
2483         }
2484         else if (command == "ponderhit")
2485             ponderhit();
2486     }
2487     // Print search information
2488     if (t < 1000)
2489         lastInfoTime = 0;
2490
2491     else if (lastInfoTime > t)
2492         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2493         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2494         lastInfoTime = 0;
2495
2496     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2497     {
2498         lastInfoTime = t;
2499         lock_grab(&IOLock);
2500         if (dbg_show_mean)
2501             dbg_print_mean();
2502
2503         if (dbg_show_hit_rate)
2504             dbg_print_hit_rate();
2505
2506         std::cout << "info nodes " << nodes_searched() << " nps " << nps()
2507                   << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << std::endl;
2508         lock_release(&IOLock);
2509         if (ShowCurrentLine)
2510             Threads[0].printCurrentLine = true;
2511     }
2512     // Should we stop the search?
2513     if (PonderSearch)
2514         return;
2515
2516     bool overTime =     t > AbsoluteMaxSearchTime
2517                      || (RootMoveNumber == 1 && t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime && !FailLow) //FIXME: We are not checking any problem flags, BUG?
2518                      || (  !FailHigh && !FailLow && !fail_high_ply_1() && !Problem
2519                          && t > 6*(MaxSearchTime + ExtraSearchTime));
2520
2521     if (   (Iteration >= 3 && (!InfiniteSearch && overTime))
2522         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2523         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && nodes_searched() >= MaxNodes))
2524         AbortSearch = true;
2525   }
2526
2527
2528   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2529   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2530   // it correctly predicted the opponent's move.
2531
2532   void ponderhit() {
2533
2534     int t = current_search_time();
2535     PonderSearch = false;
2536     if (Iteration >= 3 &&
2537        (!InfiniteSearch && (StopOnPonderhit ||
2538                             t > AbsoluteMaxSearchTime ||
2539                             (RootMoveNumber == 1 &&
2540                              t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime && !FailLow) ||
2541                             (!FailHigh && !FailLow && !fail_high_ply_1() && !Problem &&
2542                              t > 6*(MaxSearchTime + ExtraSearchTime)))))
2543       AbortSearch = true;
2544   }
2545
2546
2547   // print_current_line() prints the current line of search for a given
2548   // thread.  Called when the UCI option UCI_ShowCurrLine is 'true'.
2549
2550   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2551
2552     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2553     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2554
2555     if (!Threads[threadID].idle)
2556     {
2557         lock_grab(&IOLock);
2558         std::cout << "info currline " << (threadID + 1);
2559         for (int p = 0; p < ply; p++)
2560             std::cout << " " << ss[p].currentMove;
2561
2562         std::cout << std::endl;
2563         lock_release(&IOLock);
2564     }
2565     Threads[threadID].printCurrentLine = false;
2566     if (threadID + 1 < ActiveThreads)
2567         Threads[threadID + 1].printCurrentLine = true;
2568   }
2569
2570
2571   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2572
2573   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2574
2575     for (int i = 0; i < 3; i++)
2576     {
2577         ss[i].init(i);
2578         ss[i].initKillers();
2579     }
2580   }
2581
2582
2583   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2584   // while the program is pondering.  The point is to work around a wrinkle in
2585   // the UCI protocol:  When pondering, the engine is not allowed to give a
2586   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2587   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2588   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2589
2590   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2591
2592     std::string command;
2593
2594     while (true)
2595     {
2596         if (!std::getline(std::cin, command))
2597             command = "quit";
2598
2599         if (command == "quit")
2600         {
2601             Quit = true;
2602             break;
2603         }
2604         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2605             break;
2606     }
2607   }
2608
2609
2610   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2611   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2612   // object for which the current thread is the master.
2613
2614   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp) {
2615     assert(threadID >= 0 && threadID < THREAD_MAX);
2616
2617     Threads[threadID].running = true;
2618
2619     while(true) {
2620       if(AllThreadsShouldExit && threadID != 0)
2621         break;
2622
2623       // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled instead
2624       // of wasting CPU time polling for work:
2625       while(threadID != 0 && (Idle || threadID >= ActiveThreads)) {
2626 #if !defined(_MSC_VER)
2627         pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2628         if(Idle || threadID >= ActiveThreads)
2629           pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2630         pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2631 #else
2632         WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2633 #endif
2634       }
2635
2636       // If this thread has been assigned work, launch a search
2637       if(Threads[threadID].workIsWaiting) {
2638         Threads[threadID].workIsWaiting = false;
2639         if(Threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2640           sp_search_pv(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2641         else
2642           sp_search(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2643         Threads[threadID].idle = true;
2644       }
2645
2646       // If this thread is the master of a split point and all threads have
2647       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2648       if(waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2649         return;
2650     }
2651
2652     Threads[threadID].running = false;
2653   }
2654
2655
2656   // init_split_point_stack() is called during program initialization, and
2657   // initializes all split point objects.
2658
2659   void init_split_point_stack() {
2660     for(int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2661       for(int j = 0; j < MaxActiveSplitPoints; j++) {
2662         SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2663         lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2664       }
2665   }
2666
2667
2668   // destroy_split_point_stack() is called when the program exits, and
2669   // destroys all locks in the precomputed split point objects.
2670
2671   void destroy_split_point_stack() {
2672     for(int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2673       for(int j = 0; j < MaxActiveSplitPoints; j++)
2674         lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2675   }
2676
2677
2678   // thread_should_stop() checks whether the thread with a given threadID has
2679   // been asked to stop, directly or indirectly.  This can happen if a beta
2680   // cutoff has occured in thre thread's currently active split point, or in
2681   // some ancestor of the current split point.
2682
2683   bool thread_should_stop(int threadID) {
2684     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2685
2686     SplitPoint* sp;
2687
2688     if(Threads[threadID].stop)
2689       return true;
2690     if(ActiveThreads <= 2)
2691       return false;
2692     for(sp = Threads[threadID].splitPoint; sp != NULL; sp = sp->parent)
2693       if(sp->finished) {
2694         Threads[threadID].stop = true;
2695         return true;
2696       }
2697     return false;
2698   }
2699
2700
2701   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2702   // available to help the thread with threadID "master" at a split point.  An
2703   // obvious requirement is that "slave" must be idle.  With more than two
2704   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2705   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2706   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2707   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2708
2709   bool thread_is_available(int slave, int master) {
2710     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2711     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2712     assert(ActiveThreads > 1);
2713
2714     if(!Threads[slave].idle || slave == master)
2715       return false;
2716
2717     if(Threads[slave].activeSplitPoints == 0)
2718       // No active split points means that the thread is available as a slave
2719       // for any other thread.
2720       return true;
2721
2722     if(ActiveThreads == 2)
2723       return true;
2724
2725     // Apply the "helpful master" concept if possible.
2726     if(SplitPointStack[slave][Threads[slave].activeSplitPoints-1].slaves[master])
2727       return true;
2728
2729     return false;
2730   }
2731
2732
2733   // idle_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2734   // a slave for the thread with threadID "master".
2735
2736   bool idle_thread_exists(int master) {
2737     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2738     assert(ActiveThreads > 1);
2739
2740     for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2741       if(thread_is_available(i, master))
2742         return true;
2743     return false;
2744   }
2745
2746
2747   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2748   // several threads at PV nodes.  If it does not succeed in splitting the
2749   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2750   // split point objects), the function immediately returns false.  If
2751   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2752   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2753   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2754   // helper threads that they have been assigned work.  This will cause them
2755   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv().  When all
2756   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2757   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2758
2759   bool split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
2760              Value* alpha, Value* beta, Value* bestValue, Depth depth, int* moves,
2761              MovePicker* mp, Bitboard dcCandidates, int master, bool pvNode) {
2762
2763     assert(p.is_ok());
2764     assert(sstck != NULL);
2765     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2766     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE && *bestValue <= *alpha);
2767     assert(!pvNode || *alpha < *beta);
2768     assert(*beta <= VALUE_INFINITE);
2769     assert(depth > Depth(0));
2770     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2771     assert(ActiveThreads > 1);
2772
2773     SplitPoint* splitPoint;
2774     int i;
2775
2776     lock_grab(&MPLock);
2777
2778     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2779     // active split points, don't split.
2780     if(!idle_thread_exists(master) ||
2781        Threads[master].activeSplitPoints >= MaxActiveSplitPoints) {
2782       lock_release(&MPLock);
2783       return false;
2784     }
2785
2786     // Pick the next available split point object from the split point stack
2787     splitPoint = SplitPointStack[master] + Threads[master].activeSplitPoints;
2788     Threads[master].activeSplitPoints++;
2789
2790     // Initialize the split point object
2791     splitPoint->parent = Threads[master].splitPoint;
2792     splitPoint->finished = false;
2793     splitPoint->ply = ply;
2794     splitPoint->depth = depth;
2795     splitPoint->alpha = pvNode? *alpha : (*beta - 1);
2796     splitPoint->beta = *beta;
2797     splitPoint->pvNode = pvNode;
2798     splitPoint->dcCandidates = dcCandidates;
2799     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2800     splitPoint->master = master;
2801     splitPoint->mp = mp;
2802     splitPoint->moves = *moves;
2803     splitPoint->cpus = 1;
2804     splitPoint->pos.copy(p);
2805     splitPoint->parentSstack = sstck;
2806     for(i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2807       splitPoint->slaves[i] = 0;
2808
2809     // Copy the current position and the search stack to the master thread
2810     memcpy(splitPoint->sstack[master], sstck, (ply+1)*sizeof(SearchStack));
2811     Threads[master].splitPoint = splitPoint;
2812
2813     // Make copies of the current position and search stack for each thread
2814     for(i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint;
2815         i++)
2816       if(thread_is_available(i, master)) {
2817         memcpy(splitPoint->sstack[i], sstck, (ply+1)*sizeof(SearchStack));
2818         Threads[i].splitPoint = splitPoint;
2819         splitPoint->slaves[i] = 1;
2820         splitPoint->cpus++;
2821       }
2822
2823     // Tell the threads that they have work to do.  This will make them leave
2824     // their idle loop.
2825     for(i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2826       if(i == master || splitPoint->slaves[i]) {
2827         Threads[i].workIsWaiting = true;
2828         Threads[i].idle = false;
2829         Threads[i].stop = false;
2830       }
2831
2832     lock_release(&MPLock);
2833
2834     // Everything is set up.  The master thread enters the idle loop, from
2835     // which it will instantly launch a search, because its workIsWaiting
2836     // slot is 'true'.  We send the split point as a second parameter to the
2837     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2838     // loop when all threads have finished their work at this split point
2839     // (i.e. when // splitPoint->cpus == 0).
2840     idle_loop(master, splitPoint);
2841
2842     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2843     // finished. Update alpha, beta and bestvalue, and return.
2844     lock_grab(&MPLock);
2845     if(pvNode) *alpha = splitPoint->alpha;
2846     *beta = splitPoint->beta;
2847     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2848     Threads[master].stop = false;
2849     Threads[master].idle = false;
2850     Threads[master].activeSplitPoints--;
2851     Threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2852     lock_release(&MPLock);
2853
2854     return true;
2855   }
2856
2857
2858   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2859   // to start a new search from the root.
2860
2861   void wake_sleeping_threads() {
2862     if(ActiveThreads > 1) {
2863       for(int i = 1; i < ActiveThreads; i++) {
2864         Threads[i].idle = true;
2865         Threads[i].workIsWaiting = false;
2866       }
2867 #if !defined(_MSC_VER)
2868       pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2869       pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2870       pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2871 #else
2872       for(int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
2873         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2874 #endif
2875     }
2876   }
2877
2878
2879   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2880   // launched.  It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2881   // threadID.  There are two versions of this function; one for POSIX threads
2882   // and one for Windows threads.
2883
2884 #if !defined(_MSC_VER)
2885
2886   void *init_thread(void *threadID) {
2887     idle_loop(*(int *)threadID, NULL);
2888     return NULL;
2889   }
2890
2891 #else
2892
2893   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2894     idle_loop(*(int *)threadID, NULL);
2895     return NULL;
2896   }
2897
2898 #endif
2899
2900 }