]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Unify root_search() step 1
[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) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31 #include <vector>
32
33 #include "book.h"
34 #include "evaluate.h"
35 #include "history.h"
36 #include "misc.h"
37 #include "move.h"
38 #include "movegen.h"
39 #include "movepick.h"
40 #include "lock.h"
41 #include "search.h"
42 #include "timeman.h"
43 #include "thread.h"
44 #include "tt.h"
45 #include "ucioption.h"
46
47 using std::cout;
48 using std::endl;
49
50 ////
51 //// Local definitions
52 ////
53
54 namespace {
55
56   // Types
57   enum NodeType { NonPV, PV };
58
59   // Set to true to force running with one thread.
60   // Used for debugging SMP code.
61   const bool FakeSplit = false;
62
63   // Fast lookup table of sliding pieces indexed by Piece
64   const bool Slidings[18] = { 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1 };
65   inline bool piece_is_slider(Piece p) { return Slidings[p]; }
66
67   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
68   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
69   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
70   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
71
72   class ThreadsManager {
73     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
74        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
75        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
76     */
77   public:
78     void init_threads();
79     void exit_threads();
80
81     int min_split_depth() const { return minimumSplitDepth; }
82     int active_threads() const { return activeThreads; }
83     void set_active_threads(int cnt) { activeThreads = cnt; }
84
85     void read_uci_options();
86     bool available_thread_exists(int master) const;
87     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
88     bool cutoff_at_splitpoint(int threadID) const;
89     void wake_sleeping_thread(int threadID);
90     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
91
92     template <bool Fake>
93     void split(Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
94                Depth depth, Move threatMove, bool mateThreat, int moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode);
95
96   private:
97     Depth minimumSplitDepth;
98     int maxThreadsPerSplitPoint;
99     bool useSleepingThreads;
100     int activeThreads;
101     volatile bool allThreadsShouldExit;
102     Thread threads[MAX_THREADS];
103     Lock mpLock, sleepLock[MAX_THREADS];
104     WaitCondition sleepCond[MAX_THREADS];
105   };
106
107
108   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each root
109   // move, we store two scores, a node count, and a PV (really a refutation
110   // in the case of moves which fail low). Value pv_score is normally set at
111   // -VALUE_INFINITE for all non-pv moves, while non_pv_score is computed
112   // according to the order in which moves are returned by MovePicker.
113
114   struct RootMove {
115
116     RootMove();
117     RootMove(const RootMove& rm) { *this = rm; }
118     RootMove& operator=(const RootMove& rm);
119
120     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
121     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
122     // than a move m2 if it has an higher pv_score, or if it has
123     // equal pv_score but m1 has the higher non_pv_score. In this
124     // way we are guaranteed that PV moves are always sorted as first.
125     bool operator<(const RootMove& m) const {
126       return pv_score != m.pv_score ? pv_score < m.pv_score
127                                     : non_pv_score < m.non_pv_score;
128     }
129
130     void extract_pv_from_tt(Position& pos);
131     void insert_pv_in_tt(Position& pos);
132     std::string pv_info_to_uci(Position& pos, Value alpha, Value beta, int pvLine = 0);
133
134     int64_t nodes;
135     Value pv_score;
136     Value non_pv_score;
137     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
138   };
139
140
141   // RootMoveList struct is essentially a std::vector<> of RootMove objects,
142   // with an handful of methods above the standard ones.
143
144   struct RootMoveList : public std::vector<RootMove> {
145
146     typedef std::vector<RootMove> Base;
147
148     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
149     void set_non_pv_scores(const Position& pos, Move ttm, SearchStack* ss);
150
151     void sort() { insertion_sort<RootMove, Base::iterator>(begin(), end()); }
152     void sort_multipv(int n) { insertion_sort<RootMove, Base::iterator>(begin(), begin() + n); }
153   };
154
155
156   // When formatting a move for std::cout we must know if we are in Chess960
157   // or not. To keep using the handy operator<<() on the move the trick is to
158   // embed this flag in the stream itself. Function-like named enum set960 is
159   // used as a custom manipulator and the stream internal general-purpose array,
160   // accessed through ios_base::iword(), is used to pass the flag to the move's
161   // operator<<() that will use it to properly format castling moves.
162   enum set960 {};
163
164   std::ostream& operator<< (std::ostream& os, const set960& f) {
165
166     os.iword(0) = int(f);
167     return os;
168   }
169
170
171   // Overload operator << for moves to make it easier to print moves in
172   // coordinate notation compatible with UCI protocol.
173   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Move m) {
174
175     bool chess960 = (os.iword(0) != 0); // See set960()
176     return os << move_to_uci(m, chess960);
177   }
178
179
180   /// Adjustments
181
182   // Step 6. Razoring
183
184   // Maximum depth for razoring
185   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
186
187   // Dynamic razoring margin based on depth
188   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
189
190   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
191   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
192
193   // Step 9. Internal iterative deepening
194
195   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
196   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * ONE_PLY /* non-PV */, 5 * ONE_PLY /* PV */};
197
198   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
199   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
200   const Value IIDMargin = Value(0x100);
201
202   // Step 11. Decide the new search depth
203
204   // Extensions. Configurable UCI options
205   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
206   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
207   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
208
209   // Minimum depth for use of singular extension
210   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * ONE_PLY /* non-PV */, 6 * ONE_PLY /* PV */};
211
212   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
213   // remaining ones we will extend it.
214   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
215
216   // Step 12. Futility pruning
217
218   // Futility margin for quiescence search
219   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
220
221   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
222   Value FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
223   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
224
225   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 1)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE; }
226   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
227
228   // Step 14. Reduced search
229
230   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
231   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
232
233   template <NodeType PV>
234   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
235
236   // Common adjustments
237
238   // Search depth at iteration 1
239   const Depth InitialDepth = ONE_PLY;
240
241   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
242   // better than the second best move.
243   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
244
245
246   /// Namespace variables
247
248   // Book object
249   Book OpeningBook;
250
251   // Pointer to root move list
252   RootMoveList* Rml;
253
254   // Iteration counter
255   int Iteration;
256
257   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
258   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
259   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
260
261   // Search window management
262   int AspirationDelta;
263
264   // MultiPV mode
265   int MultiPV;
266
267   // Time managment variables
268   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, ExactMaxTime;
269   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, Pondering, StopOnPonderhit;
270   bool FirstRootMove, StopRequest, QuitRequest, AspirationFailLow;
271   TimeManager TimeMgr;
272
273   // Log file
274   bool UseLogFile;
275   std::ofstream LogFile;
276
277   // Multi-threads manager object
278   ThreadsManager ThreadsMgr;
279
280   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
281   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
282   bool SendSearchedNodes;
283   int NodesSincePoll;
284   int NodesBetweenPolls = 30000;
285
286   // History table
287   History H;
288
289   /// Local functions
290
291   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove);
292   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, RootMoveList& rml);
293
294   template <NodeType PvNode, bool SpNode, bool Root>
295   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
296
297   template <NodeType PvNode>
298   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
299
300   template <NodeType PvNode>
301   inline Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
302
303       return depth < ONE_PLY ? qsearch<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, DEPTH_ZERO, ply)
304                              : search<PvNode, false, false>(pos, ss, alpha, beta, depth, ply);
305   }
306
307   template <NodeType PvNode>
308   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
309
310   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bValue);
311   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
312   bool value_is_mate(Value value);
313   Value value_to_tt(Value v, int ply);
314   Value value_from_tt(Value v, int ply);
315   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
316   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
317   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
318   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
319   void update_killers(Move m, Move killers[]);
320   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
321
322   int current_search_time();
323   std::string value_to_uci(Value v);
324   int nps(const Position& pos);
325   void poll(const Position& pos);
326   void wait_for_stop_or_ponderhit();
327   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
328
329 #if !defined(_MSC_VER)
330   void* init_thread(void* threadID);
331 #else
332   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
333 #endif
334
335 }
336
337
338 ////
339 //// Functions
340 ////
341
342 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
343 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
344
345 void init_threads() { ThreadsMgr.init_threads(); }
346 void exit_threads() { ThreadsMgr.exit_threads(); }
347
348
349 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
350
351 void init_search() {
352
353   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
354   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
355   int mc; // moveCount
356
357   // Init reductions array
358   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
359   {
360       double    pvRed = log(double(hd)) * log(double(mc)) / 3.0;
361       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
362       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
363       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
364   }
365
366   // Init futility margins array
367   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
368       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = Value(112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45);
369
370   // Init futility move count array
371   for (d = 0; d < 32; d++)
372       FutilityMoveCountArray[d] = int(3.001 + 0.25 * pow(d, 2.0));
373 }
374
375
376 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
377 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
378
379 int64_t perft(Position& pos, Depth depth)
380 {
381     MoveStack mlist[MOVES_MAX];
382     StateInfo st;
383     Move m;
384     int64_t sum = 0;
385
386     // Generate all legal moves
387     MoveStack* last = generate<MV_LEGAL>(pos, mlist);
388
389     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
390     // the moves, just to count them.
391     if (depth <= ONE_PLY)
392         return int(last - mlist);
393
394     // Loop through all legal moves
395     CheckInfo ci(pos);
396     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
397     {
398         m = cur->move;
399         pos.do_move(m, st, ci, pos.move_is_check(m, ci));
400         sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
401         pos.undo_move(m);
402     }
403     return sum;
404 }
405
406
407 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
408 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
409 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
410 /// when a quit command is received during the search.
411
412 bool think(Position& pos, bool infinite, bool ponder, int time[], int increment[],
413            int movesToGo, int maxDepth, int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
414
415   // Initialize global search variables
416   StopOnPonderhit = StopRequest = QuitRequest = AspirationFailLow = SendSearchedNodes = false;
417   NodesSincePoll = 0;
418   SearchStartTime = get_system_time();
419   ExactMaxTime = maxTime;
420   MaxDepth = maxDepth;
421   MaxNodes = maxNodes;
422   InfiniteSearch = infinite;
423   Pondering = ponder;
424   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
425
426   // Look for a book move, only during games, not tests
427   if (UseTimeManagement && Options["OwnBook"].value<bool>())
428   {
429       if (Options["Book File"].value<std::string>() != OpeningBook.name())
430           OpeningBook.open(Options["Book File"].value<std::string>());
431
432       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, Options["Best Book Move"].value<bool>());
433       if (bookMove != MOVE_NONE)
434       {
435           if (Pondering)
436               wait_for_stop_or_ponderhit();
437
438           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
439           return !QuitRequest;
440       }
441   }
442
443   // Read UCI option values
444   TT.set_size(Options["Hash"].value<int>());
445   if (Options["Clear Hash"].value<bool>())
446   {
447       Options["Clear Hash"].set_value("false");
448       TT.clear();
449   }
450
451   CheckExtension[1]         = Options["Check Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
452   CheckExtension[0]         = Options["Check Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
453   SingleEvasionExtension[1] = Options["Single Evasion Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
454   SingleEvasionExtension[0] = Options["Single Evasion Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
455   PawnPushTo7thExtension[1] = Options["Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
456   PawnPushTo7thExtension[0] = Options["Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
457   PassedPawnExtension[1]    = Options["Passed Pawn Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
458   PassedPawnExtension[0]    = Options["Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
459   PawnEndgameExtension[1]   = Options["Pawn Endgame Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
460   PawnEndgameExtension[0]   = Options["Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
461   MateThreatExtension[1]    = Options["Mate Threat Extension (PV nodes)"].value<Depth>();
462   MateThreatExtension[0]    = Options["Mate Threat Extension (non-PV nodes)"].value<Depth>();
463   MultiPV                   = Options["MultiPV"].value<int>();
464   UseLogFile                = Options["Use Search Log"].value<bool>();
465
466   read_evaluation_uci_options(pos.side_to_move());
467
468   // Set the number of active threads
469   ThreadsMgr.read_uci_options();
470   init_eval(ThreadsMgr.active_threads());
471
472   // Wake up needed threads
473   for (int i = 1; i < ThreadsMgr.active_threads(); i++)
474       ThreadsMgr.wake_sleeping_thread(i);
475
476   // Set thinking time
477   int myTime = time[pos.side_to_move()];
478   int myIncrement = increment[pos.side_to_move()];
479   if (UseTimeManagement)
480       TimeMgr.init(myTime, myIncrement, movesToGo, pos.startpos_ply_counter());
481
482   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
483   // heavy time pressure.
484   if (MaxNodes)
485       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
486   else if (myTime && myTime < 1000)
487       NodesBetweenPolls = 1000;
488   else if (myTime && myTime < 5000)
489       NodesBetweenPolls = 5000;
490   else
491       NodesBetweenPolls = 30000;
492
493   // Write search information to log file
494   if (UseLogFile)
495   {
496       std::string name = Options["Search Log Filename"].value<std::string>();
497       LogFile.open(name.c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
498
499       LogFile << "Searching: "  << pos.to_fen()
500               << "\ninfinite: " << infinite
501               << " ponder: "    << ponder
502               << " time: "      << myTime
503               << " increment: " << myIncrement
504               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
505   }
506
507   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
508   Move ponderMove = MOVE_NONE;
509   Move bestMove = id_loop(pos, searchMoves, &ponderMove);
510
511   // Print final search statistics
512   cout << "info nodes " << pos.nodes_searched()
513        << " nps " << nps(pos)
514        << " time " << current_search_time() << endl;
515
516   if (UseLogFile)
517   {
518       LogFile << "\nNodes: " << pos.nodes_searched()
519               << "\nNodes/second: " << nps(pos)
520               << "\nBest move: " << move_to_san(pos, bestMove);
521
522       StateInfo st;
523       pos.do_move(bestMove, st);
524       LogFile << "\nPonder move: "
525               << move_to_san(pos, ponderMove) // Works also with MOVE_NONE
526               << endl;
527
528       // Return from think() with unchanged position
529       pos.undo_move(bestMove);
530
531       LogFile.close();
532   }
533
534   // This makes all the threads to go to sleep
535   ThreadsMgr.set_active_threads(1);
536
537   // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
538   // best move before we are told to do so.
539   if (!StopRequest && (Pondering || InfiniteSearch))
540       wait_for_stop_or_ponderhit();
541
542   // Could be both MOVE_NONE when searching on a stalemate position
543   cout << "bestmove " << bestMove << " ponder " << ponderMove << endl;
544
545   return !QuitRequest;
546 }
547
548
549 namespace {
550
551   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
552   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
553   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
554   // reached.
555
556   Move id_loop(Position& pos, Move searchMoves[], Move* ponderMove) {
557
558     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
559     Depth depth;
560     Move EasyMove = MOVE_NONE;
561     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
562     int researchCountFL, researchCountFH;
563
564     // Moves to search are verified, scored and sorted
565     RootMoveList rml(pos, searchMoves);
566     Rml = &rml;
567
568     // Handle special case of searching on a mate/stale position
569     if (rml.size() == 0)
570     {
571         Value s = (pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW);
572
573         cout << "info depth " << 1
574              << " score " << value_to_uci(s) << endl;
575
576         return MOVE_NONE;
577     }
578
579     // Initialize
580     TT.new_search();
581     H.clear();
582     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
583     ValueByIteration[1] = rml[0].pv_score;
584     Iteration = 1;
585
586     // Send initial RootMoveList scoring (iteration 1)
587     cout << set960(pos.is_chess960()) // Is enough to set once at the beginning
588          << "info depth " << Iteration
589          << "\n" << rml[0].pv_info_to_uci(pos, alpha, beta) << endl;
590
591     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
592     if (   rml.size() == 1
593         || rml[0].pv_score > rml[1].pv_score + EasyMoveMargin)
594         EasyMove = rml[0].pv[0];
595
596     // Iterative deepening loop
597     while (Iteration < PLY_MAX)
598     {
599         // Initialize iteration
600         Iteration++;
601         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
602
603         cout << "info depth " << Iteration << endl;
604
605         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
606         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
607         {
608             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
609             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
610
611             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
612             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
613
614             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
615             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
616         }
617
618         depth = (Iteration - 2) * ONE_PLY + InitialDepth;
619
620         researchCountFL = researchCountFH = 0;
621
622         // We start with small aspiration window and in case of fail high/low, we
623         // research with bigger window until we are not failing high/low anymore.
624         while (true)
625         {
626             // Sort the moves before to (re)search
627             rml.set_non_pv_scores(pos, rml[0].pv[0], ss);
628             rml.sort();
629
630             // Search to the current depth, rml is updated and sorted
631             value = root_search(pos, ss, alpha, beta, depth, rml);
632             //value = search<PV, false, true>(pos, ss, alpha, beta, depth, 0);
633
634             // Sort the moves before to return
635             rml.sort();
636
637             // Write PV lines to transposition table, in case the relevant entries
638             // have been overwritten during the search.
639             for (int i = 0; i < Min(MultiPV, (int)rml.size()); i++)
640                 rml[i].insert_pv_in_tt(pos);
641
642             if (StopRequest)
643                 break;
644
645             assert(value >= alpha);
646
647             if (value >= beta)
648             {
649                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
650                 beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
651                 researchCountFH++;
652             }
653             else if (value <= alpha)
654             {
655                 AspirationFailLow = true;
656                 StopOnPonderhit = false;
657
658                 // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
659                 alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
660                 researchCountFL++;
661             }
662             else
663                 break;
664         }
665
666         if (StopRequest)
667             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
668
669         //Save info about search result
670         ValueByIteration[Iteration] = value;
671
672         // Drop the easy move if differs from the new best move
673         if (rml[0].pv[0] != EasyMove)
674             EasyMove = MOVE_NONE;
675
676         if (UseTimeManagement)
677         {
678             // Time to stop?
679             bool stopSearch = false;
680
681             // Stop search early if there is only a single legal move,
682             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
683             if (Iteration >= 6 && rml.size() == 1)
684                 stopSearch = true;
685
686             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
687             if (   Iteration >= 6
688                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
689                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
690                 stopSearch = true;
691
692             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
693             if (   Iteration >= 8
694                 && EasyMove == rml[0].pv[0]
695                 && (  (   rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 85) / 100
696                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
697                     ||(   rml[0].nodes > (pos.nodes_searched() * 98) / 100
698                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
699                 stopSearch = true;
700
701             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
702             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
703                 TimeMgr.pv_instability(BestMoveChangesByIteration[Iteration],
704                                        BestMoveChangesByIteration[Iteration-1]);
705
706             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
707             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
708             // move at the next iteration anyway.
709             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 80) / 128)
710                 stopSearch = true;
711
712             if (stopSearch)
713             {
714                 if (Pondering)
715                     StopOnPonderhit = true;
716                 else
717                     break;
718             }
719         }
720
721         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
722             break;
723     }
724
725     *ponderMove = rml[0].pv[1];
726     return rml[0].pv[0];
727   }
728
729
730   // root_search() is the function which searches the root node. It is
731   // similar to search_pv except that it prints some information to the
732   // standard output and handles the fail low/high loops.
733
734   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha,
735                     Value beta, Depth depth, RootMoveList& rml) {
736
737     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
738     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
739     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
740
741     Move movesSearched[MOVES_MAX];
742     StateInfo st;
743     Key posKey;
744     Move move;
745     Depth ext, newDepth;
746     ValueType vt;
747     Value bestValue, value, oldAlpha;
748     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous, isPvMove;
749     int moveCount = 0;
750
751     bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
752     oldAlpha = alpha;
753     isCheck = pos.is_check();
754
755     // Step 1. Initialize node (polling is omitted at root)
756     ss->currentMove = ss->bestMove = MOVE_NONE;
757     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = (ss+2)->mateKiller = MOVE_NONE;
758
759     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
760     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
761     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
762     posKey = pos.get_key();
763
764     // Step 5. Evaluate the position statically
765     // At root we do this only to get reference value for child nodes
766     ss->evalMargin = VALUE_NONE;
767     ss->eval = isCheck ? VALUE_NONE : evaluate(pos, ss->evalMargin);
768
769     // Step 6. Razoring (omitted at root)
770     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
771     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
772     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
773
774     CheckInfo ci(pos);
775     int64_t nodes;
776     RootMoveList::iterator rm = rml.begin();
777     bestValue = alpha;
778
779     // Step 10. Loop through moves
780     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
781     while (   bestValue < beta
782            && rm != rml.end()
783            && !StopRequest)
784     {
785         move = ss->currentMove = rm->pv[0];
786         movesSearched[moveCount++] = move;
787         isPvMove = (moveCount <= MultiPV);
788
789         // This is used by time management
790         FirstRootMove = (rm == rml.begin());
791
792         // Save the current node count before the move is searched
793         nodes = pos.nodes_searched();
794
795         // If it's time to send nodes info, do it here where we have the
796         // correct accumulated node counts searched by each thread.
797         if (SendSearchedNodes)
798         {
799             SendSearchedNodes = false;
800             cout << "info nodes " << nodes
801                  << " nps " << nps(pos)
802                  << " time " << current_search_time() << endl;
803         }
804
805         if (current_search_time() >= 1000)
806             cout << "info currmove " << move
807                  << " currmovenumber " << moveCount << endl;
808
809         moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
810         captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
811
812         // Step 11. Decide the new search depth
813         ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
814         newDepth = depth + ext;
815
816         // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
817         // Step 13. Make the move
818         pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
819
820         // Step extra. pv search
821         // We do pv search for PV moves
822         if (isPvMove)
823         {
824             // Aspiration window is disabled in multi-pv case
825             if (MultiPV > 1)
826                 alpha = -VALUE_INFINITE;
827
828             // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
829             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
830         }
831         else
832         {
833             // Step 14. Reduced search
834             // if the move fails high will be re-searched at full depth
835             bool doFullDepthSearch = true;
836
837             if (    depth >= 3 * ONE_PLY
838                 && !captureOrPromotion
839                 && !dangerous
840                 && !move_is_castle(move)
841                 &&  ss->killers[0] != move
842                 &&  ss->killers[1] != move)
843             {
844                 ss->reduction = reduction<PV>(depth, moveCount - MultiPV + 1);
845
846                 if (ss->reduction)
847                 {
848                     Depth d = newDepth - ss->reduction;
849                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, 1);
850
851                     doFullDepthSearch = (value > alpha);
852                 }
853                 ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
854             }
855
856             // Step 15. Full depth search
857             if (doFullDepthSearch)
858             {
859                 // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
860                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
861
862                 // If we are above alpha then research at same depth but as PV
863                 // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
864                 if (value > alpha)
865                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
866             }
867         }
868
869         // Step 16. Undo move
870         pos.undo_move(move);
871
872         assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
873
874         // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
875         // was aborted because the user interrupted the search or because we
876         // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
877         // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
878         // move and/or PV.
879         if (StopRequest)
880             break;
881
882         // Remember searched nodes counts for this move
883         rm->nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
884
885         // Step 17. Check for new best move
886         if (!isPvMove && value <= alpha)
887             rm->pv_score = -VALUE_INFINITE;
888         else
889         {
890             // PV move or new best move!
891
892             // Update PV
893             ss->bestMove = move;
894             rm->pv_score = value;
895             rm->extract_pv_from_tt(pos);
896
897             // We record how often the best move has been changed in each
898             // iteration. This information is used for time managment: When
899             // the best move changes frequently, we allocate some more time.
900             if (!isPvMove && MultiPV == 1)
901                 BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
902
903             // Inform GUI that PV has changed, in case of multi-pv UCI protocol
904             // requires we send all the PV lines properly sorted.
905             rml.sort_multipv(moveCount);
906
907             for (int j = 0; j < Min(MultiPV, (int)rml.size()); j++)
908                 cout << rml[j].pv_info_to_uci(pos, alpha, beta, j) << endl;
909
910             // Update alpha. In multi-pv we don't use aspiration window
911             if (MultiPV == 1)
912             {
913                 // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
914                 if (value > alpha)
915                     alpha = bestValue = value;
916             }
917             else // Set alpha equal to minimum score among the PV lines
918                 alpha = bestValue = rml[Min(moveCount, MultiPV) - 1].pv_score; // FIXME why moveCount?
919
920         } // PV move or new best move
921
922         ++rm;
923
924     } // Root moves loop
925
926     // Step 20. Update tables
927     // If the search is not aborted, update the transposition table,
928     // history counters, and killer moves.
929     if (!StopRequest)
930     {
931         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
932         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
933              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
934
935         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, 0), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
936
937         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
938         if (    bestValue >= beta
939             && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
940         {
941             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
942             update_killers(move, ss->killers);
943         }
944     }
945
946     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
947
948     return bestValue;
949   }
950
951
952   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes and for
953   // normal and SplitPoint nodes. When called just after a split point the search
954   // is simpler because we have already probed the hash table, done a null move
955   // search, and searched the first move before splitting, we don't have to repeat
956   // all this work again. We also don't need to store anything to the hash table
957   // here: This is taken care of after we return from the split point.
958
959   template <NodeType PvNode, bool SpNode, bool Root>
960   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
961
962     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
963     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
964     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
965     assert((Root || ply > 0) && ply < PLY_MAX);
966     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
967
968     Move movesSearched[MOVES_MAX];
969     int64_t nodes;
970     RootMoveList::iterator rm;
971     StateInfo st;
972     const TTEntry *tte;
973     Key posKey;
974     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
975     Depth ext, newDepth;
976     ValueType vt;
977     Value bestValue, value, oldAlpha;
978     Value refinedValue, nullValue, futilityBase, futilityValueScaled; // Non-PV specific
979     bool isPvMove, isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
980     bool mateThreat = false;
981     int moveCount = 0;
982     int threadID = pos.thread();
983     SplitPoint* sp = NULL;
984
985     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
986     oldAlpha = alpha;
987     isCheck = pos.is_check();
988
989     if (SpNode)
990     {
991         sp = ss->sp;
992         tte = NULL;
993         ttMove = excludedMove = MOVE_NONE;
994         threatMove = sp->threatMove;
995         mateThreat = sp->mateThreat;
996         goto split_point_start;
997     }
998     else {} // Hack to fix icc's "statement is unreachable" warning
999
1000     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
1001     ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = MOVE_NONE;
1002     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = (ss+2)->mateKiller = MOVE_NONE;
1003
1004     if (!Root)
1005     {
1006         if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
1007         {
1008             NodesSincePoll = 0;
1009             poll(pos);
1010         }
1011
1012         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1013         if (   StopRequest
1014             || ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID)
1015             || pos.is_draw()
1016             || ply >= PLY_MAX - 1)
1017             return VALUE_DRAW;
1018
1019         // Step 3. Mate distance pruning
1020         alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1021         beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1022         if (alpha >= beta)
1023             return alpha;
1024     }
1025
1026     // Step 4. Transposition table lookup
1027
1028     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1029     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1030     excludedMove = ss->excludedMove;
1031     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1032
1033     tte = TT.retrieve(posKey);
1034     ttMove = tte ? tte->move() : MOVE_NONE;
1035
1036     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1037     // This is to avoid problems in the following areas:
1038     //
1039     // * Repetition draw detection
1040     // * Fifty move rule detection
1041     // * Searching for a mate
1042     // * Printing of full PV line
1043     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1044     {
1045         TT.refresh(tte);
1046         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1047         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1048     }
1049
1050     // Step 5. Evaluate the position statically and
1051     // update gain statistics of parent move.
1052     if (isCheck)
1053         ss->eval = ss->evalMargin = VALUE_NONE;
1054     else if (tte)
1055     {
1056         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1057
1058         ss->eval = tte->static_value();
1059         ss->evalMargin = tte->static_value_margin();
1060         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply);
1061     }
1062     else
1063     {
1064         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ss->evalMargin);
1065         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ss->evalMargin);
1066     }
1067
1068     // Save gain for the parent non-capture move
1069     if (!Root)
1070         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1071
1072     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1073     if (   !PvNode
1074         &&  depth < RazorDepth
1075         && !isCheck
1076         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1077         &&  ttMove == MOVE_NONE
1078         && !value_is_mate(beta)
1079         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1080     {
1081         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1082         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO, ply);
1083         if (v < rbeta)
1084             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1085             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1086             return v;
1087     }
1088
1089     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1090     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1091     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1092     if (   !PvNode
1093         && !ss->skipNullMove
1094         &&  depth < RazorDepth
1095         && !isCheck
1096         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1097         && !value_is_mate(beta)
1098         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1099         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1100
1101     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1102     if (   !PvNode
1103         && !ss->skipNullMove
1104         &&  depth > ONE_PLY
1105         && !isCheck
1106         &&  refinedValue >= beta
1107         && !value_is_mate(beta)
1108         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1109     {
1110         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1111
1112         // Null move dynamic reduction based on depth
1113         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
1114
1115         // Null move dynamic reduction based on value
1116         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1117             R++;
1118
1119         pos.do_null_move(st);
1120         (ss+1)->skipNullMove = true;
1121         nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY, ply+1);
1122         (ss+1)->skipNullMove = false;
1123         pos.undo_null_move();
1124
1125         if (nullValue >= beta)
1126         {
1127             // Do not return unproven mate scores
1128             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1129                 nullValue = beta;
1130
1131             if (depth < 6 * ONE_PLY)
1132                 return nullValue;
1133
1134             // Do verification search at high depths
1135             ss->skipNullMove = true;
1136             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY, ply);
1137             ss->skipNullMove = false;
1138
1139             if (v >= beta)
1140                 return nullValue;
1141         }
1142         else
1143         {
1144             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1145             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1146             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1147             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1148             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1149             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1150             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1151                 mateThreat = true;
1152
1153             threatMove = (ss+1)->bestMove;
1154             if (   depth < ThreatDepth
1155                 && (ss-1)->reduction
1156                 && threatMove != MOVE_NONE
1157                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
1158                 return beta - 1;
1159         }
1160     }
1161
1162     // Step 9. Internal iterative deepening
1163     if (   !Root
1164         &&  depth >= IIDDepth[PvNode]
1165         &&  ttMove == MOVE_NONE
1166         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1167     {
1168         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
1169
1170         ss->skipNullMove = true;
1171         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1172         ss->skipNullMove = false;
1173
1174         ttMove = ss->bestMove;
1175         tte = TT.retrieve(posKey);
1176     }
1177
1178     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1179     if (PvNode && !Root) // FIXME
1180         mateThreat = pos.has_mate_threat();
1181
1182 split_point_start: // At split points actual search starts from here
1183
1184     // Initialize a MovePicker object for the current position
1185     // FIXME currently MovePicker() c'tor is needless called also in SplitPoint
1186     MovePicker mpBase(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1187     MovePicker& mp = SpNode ? *sp->mp : mpBase;
1188     CheckInfo ci(pos);
1189     ss->bestMove = MOVE_NONE;
1190     singleEvasion = !SpNode && isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1191     futilityBase = ss->eval + ss->evalMargin;
1192     singularExtensionNode =   !Root
1193                            && !SpNode
1194                            && depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1195                            && tte
1196                            && tte->move()
1197                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1198                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
1199                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
1200     if (Root)
1201     {
1202         rm = Rml->begin();
1203         bestValue = alpha;
1204     }
1205
1206     if (SpNode)
1207     {
1208         lock_grab(&(sp->lock));
1209         bestValue = sp->bestValue;
1210     }
1211
1212     // Step 10. Loop through moves
1213     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1214     while (   bestValue < beta
1215            && (!Root || rm != Rml->end())
1216            && ( Root || (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1217            && !ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID))
1218     {
1219       if (Root)
1220       {
1221           move = rm->pv[0];
1222
1223           // This is used by time management
1224           FirstRootMove = (rm == Rml->begin());
1225
1226           // Save the current node count before the move is searched
1227           nodes = pos.nodes_searched();
1228
1229           // If it's time to send nodes info, do it here where we have the
1230           // correct accumulated node counts searched by each thread.
1231           if (SendSearchedNodes)
1232           {
1233               SendSearchedNodes = false;
1234               cout << "info nodes " << nodes
1235                    << " nps " << nps(pos)
1236                    << " time " << current_search_time() << endl;
1237           }
1238
1239           if (current_search_time() >= 1000)
1240               cout << "info currmove " << move
1241                    << " currmovenumber " << moveCount << endl;
1242       }
1243
1244       assert(move_is_ok(move));
1245
1246       if (SpNode)
1247       {
1248           moveCount = ++sp->moveCount;
1249           lock_release(&(sp->lock));
1250       }
1251       else if (move == excludedMove)
1252           continue;
1253       else
1254           movesSearched[moveCount++] = move;
1255
1256       isPvMove = (PvNode && moveCount <= (Root ? MultiPV : 1));
1257       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1258       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1259
1260       // Step 11. Decide the new search depth
1261       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1262
1263       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1264       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1265       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1266       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1267       if (   singularExtensionNode
1268           && move == tte->move()
1269           && ext < ONE_PLY)
1270       {
1271           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1272
1273           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1274           {
1275               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1276               ss->excludedMove = move;
1277               ss->skipNullMove = true;
1278               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1279               ss->skipNullMove = false;
1280               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1281               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1282               if (v < b)
1283                   ext = ONE_PLY;
1284           }
1285       }
1286
1287       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1288       ss->currentMove = move;
1289       newDepth = depth - (!Root ? ONE_PLY : DEPTH_ZERO) + ext;
1290
1291       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1292       if (   !PvNode
1293           && !captureOrPromotion
1294           && !isCheck
1295           && !dangerous
1296           &&  move != ttMove
1297           && !move_is_castle(move))
1298       {
1299           // Move count based pruning
1300           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1301               && !(threatMove && connected_threat(pos, move, threatMove))
1302               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)) // FIXME bestValue is racy
1303           {
1304               if (SpNode)
1305                   lock_grab(&(sp->lock));
1306
1307               continue;
1308           }
1309
1310           // Value based pruning
1311           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1312           // but fixing this made program slightly weaker.
1313           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1314           futilityValueScaled =  futilityBase + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1315                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1316
1317           if (futilityValueScaled < beta)
1318           {
1319               if (SpNode)
1320               {
1321                   lock_grab(&(sp->lock));
1322                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1323                       sp->bestValue = bestValue = futilityValueScaled;
1324               }
1325               else if (futilityValueScaled > bestValue)
1326                   bestValue = futilityValueScaled;
1327
1328               continue;
1329           }
1330
1331           // Prune moves with negative SEE at low depths
1332           if (   predictedDepth < 2 * ONE_PLY
1333               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1334               && pos.see_sign(move) < 0)
1335           {
1336               if (SpNode)
1337                   lock_grab(&(sp->lock));
1338
1339               continue;
1340           }
1341       }
1342
1343       // Step 13. Make the move
1344       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1345
1346       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1347       // The first move in list is the expected PV
1348       if (isPvMove)
1349       {
1350           // Aspiration window is disabled in multi-pv case
1351           if (Root && MultiPV > 1)
1352               alpha = -VALUE_INFINITE;
1353
1354           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1355       }
1356       else
1357       {
1358           // Step 14. Reduced depth search
1359           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1360           bool doFullDepthSearch = true;
1361
1362           if (    depth >= 3 * ONE_PLY
1363               && !captureOrPromotion
1364               && !dangerous
1365               && !move_is_castle(move)
1366               &&  ss->killers[0] != move
1367               &&  ss->killers[1] != move)
1368           {
1369               ss->reduction = Root ? reduction<PvNode>(depth, moveCount - MultiPV + 1)
1370                                    : reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1371               if (ss->reduction)
1372               {
1373                   alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1374                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1375                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1376
1377                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1378               }
1379               ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
1380           }
1381
1382           // Step 15. Full depth search
1383           if (doFullDepthSearch)
1384           {
1385               alpha = SpNode ? sp->alpha : alpha;
1386               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1387
1388               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1389               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1390               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1391               if (PvNode && value > alpha && (Root || value < beta))
1392                   value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1393           }
1394       }
1395
1396       // Step 16. Undo move
1397       pos.undo_move(move);
1398
1399       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1400
1401       // Step 17. Check for new best move
1402       if (SpNode)
1403       {
1404           lock_grab(&(sp->lock));
1405           bestValue = sp->bestValue;
1406           alpha = sp->alpha;
1407       }
1408
1409       if (!Root && value > bestValue && !(SpNode && ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID)))
1410       {
1411           bestValue = value;
1412
1413           if (SpNode)
1414               sp->bestValue = value;
1415
1416           if (value > alpha)
1417           {
1418               if (PvNode && value < beta) // We want always alpha < beta
1419               {
1420                   alpha = value;
1421
1422                   if (SpNode)
1423                       sp->alpha = value;
1424               }
1425               else if (SpNode)
1426                   sp->betaCutoff = true;
1427
1428               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1429                   ss->mateKiller = move;
1430
1431               ss->bestMove = move;
1432
1433               if (SpNode)
1434                   sp->parentSstack->bestMove = move;
1435           }
1436       }
1437
1438       if (Root)
1439       {
1440           // Finished searching the move. If StopRequest is true, the search
1441           // was aborted because the user interrupted the search or because we
1442           // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1443           // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
1444           // move and/or PV.
1445           if (StopRequest)
1446               break;
1447
1448           // Remember searched nodes counts for this move
1449           rm->nodes += pos.nodes_searched() - nodes;
1450
1451           // Step 17. Check for new best move
1452           if (!isPvMove && value <= alpha)
1453               rm->pv_score = -VALUE_INFINITE;
1454           else
1455           {
1456               // PV move or new best move!
1457
1458               // Update PV
1459               ss->bestMove = move;
1460               rm->pv_score = value;
1461               rm->extract_pv_from_tt(pos);
1462
1463               // We record how often the best move has been changed in each
1464               // iteration. This information is used for time managment: When
1465               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1466               if (!isPvMove && MultiPV == 1)
1467                   BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
1468
1469               // Inform GUI that PV has changed, in case of multi-pv UCI protocol
1470               // requires we send all the PV lines properly sorted.
1471               Rml->sort_multipv(moveCount);
1472
1473               for (int j = 0; j < Min(MultiPV, (int)Rml->size()); j++)
1474                   cout << (*Rml)[j].pv_info_to_uci(pos, alpha, beta, j) << endl;
1475
1476               // Update alpha. In multi-pv we don't use aspiration window
1477               if (MultiPV == 1)
1478               {
1479                   // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
1480                   if (value > alpha)
1481                       alpha = bestValue = value;
1482               }
1483               else // Set alpha equal to minimum score among the PV lines
1484                   alpha = bestValue = (*Rml)[Min(moveCount, MultiPV) - 1].pv_score; // FIXME why moveCount?
1485
1486           } // PV move or new best move
1487
1488           ++rm;
1489       }
1490
1491       // Step 18. Check for split
1492       if (   !Root
1493           && !SpNode
1494           && depth >= ThreadsMgr.min_split_depth()
1495           && ThreadsMgr.active_threads() > 1
1496           && bestValue < beta
1497           && ThreadsMgr.available_thread_exists(threadID)
1498           && !StopRequest
1499           && !ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID)
1500           && Iteration <= 99)
1501           ThreadsMgr.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1502                                       threatMove, mateThreat, moveCount, &mp, PvNode);
1503     }
1504
1505     // Step 19. Check for mate and stalemate
1506     // All legal moves have been searched and if there are
1507     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1508     // If one move was excluded return fail low score.
1509     if (!SpNode && !moveCount)
1510         return excludedMove ? oldAlpha : isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW;
1511
1512     // Step 20. Update tables
1513     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1514     // history counters, and killer moves.
1515     if (!SpNode && !StopRequest && !ThreadsMgr.cutoff_at_splitpoint(threadID))
1516     {
1517         move = bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove;
1518         vt   = bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER
1519              : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT;
1520
1521         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), vt, depth, move, ss->eval, ss->evalMargin);
1522
1523         // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1524         if (    bestValue >= beta
1525             && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1526         {
1527             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1528             update_killers(move, ss->killers);
1529         }
1530     }
1531
1532     if (SpNode)
1533     {
1534         // Here we have the lock still grabbed
1535         sp->slaves[threadID] = 0;
1536         sp->nodes += pos.nodes_searched();
1537         lock_release(&(sp->lock));
1538     }
1539
1540     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1541
1542     return bestValue;
1543   }
1544
1545   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1546   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1547   // less than ONE_PLY).
1548
1549   template <NodeType PvNode>
1550   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1551
1552     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1553     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1554     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1555     assert(depth <= 0);
1556     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1557     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
1558
1559     StateInfo st;
1560     Move ttMove, move;
1561     Value bestValue, value, evalMargin, futilityValue, futilityBase;
1562     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1563     const TTEntry* tte;
1564     Depth ttDepth;
1565     Value oldAlpha = alpha;
1566
1567     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1568
1569     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1570     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1571         return VALUE_DRAW;
1572
1573     // Decide whether or not to include checks, this fixes also the type of
1574     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1575     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1576     isCheck = pos.is_check();
1577     ttDepth = (isCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS : DEPTH_QS_NO_CHECKS);
1578
1579     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1580     // pruning, but only for move ordering.
1581     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1582     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1583
1584     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, ttDepth, beta, ply))
1585     {
1586         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1587         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1588     }
1589
1590     // Evaluate the position statically
1591     if (isCheck)
1592     {
1593         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1594         ss->eval = evalMargin = VALUE_NONE;
1595         enoughMaterial = false;
1596     }
1597     else
1598     {
1599         if (tte)
1600         {
1601             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1602
1603             evalMargin = tte->static_value_margin();
1604             ss->eval = bestValue = tte->static_value();
1605         }
1606         else
1607             ss->eval = bestValue = evaluate(pos, evalMargin);
1608
1609         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1610
1611         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1612         if (bestValue >= beta)
1613         {
1614             if (!tte)
1615                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, evalMargin);
1616
1617             return bestValue;
1618         }
1619
1620         if (PvNode && bestValue > alpha)
1621             alpha = bestValue;
1622
1623         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1624         futilityBase = ss->eval + evalMargin + FutilityMarginQS;
1625         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1626     }
1627
1628     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1629     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1630     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1631     // be generated.
1632     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, H);
1633     CheckInfo ci(pos);
1634
1635     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1636     while (   alpha < beta
1637            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1638     {
1639       assert(move_is_ok(move));
1640
1641       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1642
1643       // Futility pruning
1644       if (   !PvNode
1645           && !isCheck
1646           && !moveIsCheck
1647           &&  move != ttMove
1648           &&  enoughMaterial
1649           && !move_is_promotion(move)
1650           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1651       {
1652           futilityValue =  futilityBase
1653                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1654                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1655
1656           if (futilityValue < alpha)
1657           {
1658               if (futilityValue > bestValue)
1659                   bestValue = futilityValue;
1660               continue;
1661           }
1662       }
1663
1664       // Detect non-capture evasions that are candidate to be pruned
1665       evasionPrunable =   isCheck
1666                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1667                        && !pos.move_is_capture(move)
1668                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1669
1670       // Don't search moves with negative SEE values
1671       if (   !PvNode
1672           && (!isCheck || evasionPrunable)
1673           &&  move != ttMove
1674           && !move_is_promotion(move)
1675           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1676           continue;
1677
1678       // Don't search useless checks
1679       if (   !PvNode
1680           && !isCheck
1681           &&  moveIsCheck
1682           &&  move != ttMove
1683           && !pos.move_is_capture_or_promotion(move)
1684           &&  ss->eval + PawnValueMidgame / 4 < beta
1685           && !check_is_dangerous(pos, move, futilityBase, beta, &bestValue))
1686       {
1687           if (ss->eval + PawnValueMidgame / 4 > bestValue)
1688               bestValue = ss->eval + PawnValueMidgame / 4;
1689
1690           continue;
1691       }
1692
1693       // Update current move
1694       ss->currentMove = move;
1695
1696       // Make and search the move
1697       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1698       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY, ply+1);
1699       pos.undo_move(move);
1700
1701       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1702
1703       // New best move?
1704       if (value > bestValue)
1705       {
1706           bestValue = value;
1707           if (value > alpha)
1708           {
1709               alpha = value;
1710               ss->bestMove = move;
1711           }
1712        }
1713     }
1714
1715     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1716     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1717     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1718         return value_mated_in(ply);
1719
1720     // Update transposition table
1721     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1722     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), vt, ttDepth, ss->bestMove, ss->eval, evalMargin);
1723
1724     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1725
1726     return bestValue;
1727   }
1728
1729
1730   // check_is_dangerous() tests if a checking move can be pruned in qsearch().
1731   // bestValue is updated only when returning false because in that case move
1732   // will be pruned.
1733
1734   bool check_is_dangerous(Position &pos, Move move, Value futilityBase, Value beta, Value *bestValue)
1735   {
1736     Bitboard b, occ, oldAtt, newAtt, kingAtt;
1737     Square from, to, ksq, victimSq;
1738     Piece pc;
1739     Color them;
1740     Value futilityValue, bv = *bestValue;
1741
1742     from = move_from(move);
1743     to = move_to(move);
1744     them = opposite_color(pos.side_to_move());
1745     ksq = pos.king_square(them);
1746     kingAtt = pos.attacks_from<KING>(ksq);
1747     pc = pos.piece_on(from);
1748
1749     occ = pos.occupied_squares() & ~(1ULL << from) & ~(1ULL << ksq);
1750     oldAtt = pos.attacks_from(pc, from, occ);
1751     newAtt = pos.attacks_from(pc,   to, occ);
1752
1753     // Rule 1. Checks which give opponent's king at most one escape square are dangerous
1754     b = kingAtt & ~pos.pieces_of_color(them) & ~newAtt & ~(1ULL << to);
1755
1756     if (!(b && (b & (b - 1))))
1757         return true;
1758
1759     // Rule 2. Queen contact check is very dangerous
1760     if (   type_of_piece(pc) == QUEEN
1761         && bit_is_set(kingAtt, to))
1762         return true;
1763
1764     // Rule 3. Creating new double threats with checks
1765     b = pos.pieces_of_color(them) & newAtt & ~oldAtt & ~(1ULL << ksq);
1766
1767     while (b)
1768     {
1769         victimSq = pop_1st_bit(&b);
1770         futilityValue = futilityBase + pos.endgame_value_of_piece_on(victimSq);
1771
1772         // Note that here we generate illegal "double move"!
1773         if (   futilityValue >= beta
1774             && pos.see_sign(make_move(from, victimSq)) >= 0)
1775             return true;
1776
1777         if (futilityValue > bv)
1778             bv = futilityValue;
1779     }
1780
1781     // Update bestValue only if check is not dangerous (because we will prune the move)
1782     *bestValue = bv;
1783     return false;
1784   }
1785
1786
1787   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1788   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1789   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1790   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1791   // second move is assumed to be a move from the current position.
1792
1793   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1794
1795     Square f1, t1, f2, t2;
1796     Piece p;
1797
1798     assert(m1 && move_is_ok(m1));
1799     assert(m2 && move_is_ok(m2));
1800
1801     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1802     f2 = move_from(m2);
1803     t1 = move_to(m1);
1804     if (f2 == t1)
1805         return true;
1806
1807     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1808     t2 = move_to(m2);
1809     f1 = move_from(m1);
1810     if (t2 == f1)
1811         return true;
1812
1813     // Case 3: Moving through the vacated square
1814     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1815         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1816       return true;
1817
1818     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1819     p = pos.piece_on(t1);
1820     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1821         return true;
1822
1823     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1824     if (    piece_is_slider(p)
1825         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1826         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1827     {
1828         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1829         // move is the opposite of the checking piece.
1830         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1831         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1832
1833         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1834             return true;
1835     }
1836     return false;
1837   }
1838
1839
1840   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one eventually
1841   // compensated for the ply.
1842
1843   bool value_is_mate(Value value) {
1844
1845     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1846
1847     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1848           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1849   }
1850
1851
1852   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1853   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1854   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1855
1856   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1857
1858     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1859       return v + ply;
1860
1861     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1862       return v - ply;
1863
1864     return v;
1865   }
1866
1867
1868   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1869   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1870
1871   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1872
1873     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1874       return v - ply;
1875
1876     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1877       return v + ply;
1878
1879     return v;
1880   }
1881
1882
1883   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1884   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1885   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1886   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1887   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1888   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1889   template <NodeType PvNode>
1890   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1891                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1892
1893     assert(m != MOVE_NONE);
1894
1895     Depth result = DEPTH_ZERO;
1896     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1897
1898     if (*dangerous)
1899     {
1900         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1901             result += CheckExtension[PvNode];
1902
1903         if (singleEvasion)
1904             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1905
1906         if (mateThreat)
1907             result += MateThreatExtension[PvNode];
1908     }
1909
1910     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1911     {
1912         Color c = pos.side_to_move();
1913         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1914         {
1915             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1916             *dangerous = true;
1917         }
1918         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1919         {
1920             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1921             *dangerous = true;
1922         }
1923     }
1924
1925     if (   captureOrPromotion
1926         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1927         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1928             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == VALUE_ZERO)
1929         && !move_is_promotion(m)
1930         && !move_is_ep(m))
1931     {
1932         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1933         *dangerous = true;
1934     }
1935
1936     if (   PvNode
1937         && captureOrPromotion
1938         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1939         && pos.see_sign(m) >= 0)
1940     {
1941         result += ONE_PLY / 2;
1942         *dangerous = true;
1943     }
1944
1945     return Min(result, ONE_PLY);
1946   }
1947
1948
1949   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1950   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1951
1952   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1953
1954     assert(move_is_ok(m));
1955     assert(threat && move_is_ok(threat));
1956     assert(!pos.move_is_check(m));
1957     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1958     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1959
1960     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1961
1962     mfrom = move_from(m);
1963     mto = move_to(m);
1964     tfrom = move_from(threat);
1965     tto = move_to(threat);
1966
1967     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1968     if (mfrom == tto)
1969         return true;
1970
1971     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1972     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1973     if (   pos.move_is_capture(threat)
1974         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1975             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1976         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1977         return true;
1978
1979     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1980     // prune safe moves which block its ray.
1981     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1982         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1983         && pos.see_sign(m) >= 0)
1984         return true;
1985
1986     return false;
1987   }
1988
1989
1990   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1991   // can be used at a given point in search.
1992
1993   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1994
1995     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1996
1997     return   (   tte->depth() >= depth
1998               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
1999               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2000
2001           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
2002               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
2003   }
2004
2005
2006   // refine_eval() returns the transposition table score if
2007   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2008
2009   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2010
2011       assert(tte);
2012
2013       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2014
2015       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
2016           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
2017           return v;
2018
2019       return defaultEval;
2020   }
2021
2022
2023   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2024   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2025
2026   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2027                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2028     Move m;
2029     Value bonus = Value(int(depth) * int(depth));
2030
2031     H.update(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), bonus);
2032
2033     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2034     {
2035         m = movesSearched[i];
2036
2037         assert(m != move);
2038
2039         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2040             H.update(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), -bonus);
2041     }
2042   }
2043
2044
2045   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2046   // among the killer moves of that ply.
2047
2048   void update_killers(Move m, Move killers[]) {
2049
2050     if (m == killers[0])
2051         return;
2052
2053     killers[1] = killers[0];
2054     killers[0] = m;
2055   }
2056
2057
2058   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2059   // the static position evaluation before and after the move.
2060
2061   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2062
2063     if (   m != MOVE_NULL
2064         && before != VALUE_NONE
2065         && after != VALUE_NONE
2066         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
2067         && !move_is_special(m))
2068         H.update_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2069   }
2070
2071
2072   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2073   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2074
2075   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2076
2077     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2078     {
2079         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2080         ss->skipNullMove = false;
2081         ss->reduction = DEPTH_ZERO;
2082         ss->sp = NULL;
2083
2084         if (i < 3)
2085             ss->killers[0] = ss->killers[1] = ss->mateKiller = MOVE_NONE;
2086     }
2087   }
2088
2089
2090   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI
2091   // protocol specifications:
2092   //
2093   // cp <x>     The score from the engine's point of view in centipawns.
2094   // mate <y>   Mate in y moves, not plies. If the engine is getting mated
2095   //            use negative values for y.
2096
2097   std::string value_to_uci(Value v) {
2098
2099     std::stringstream s;
2100
2101     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
2102       s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to centipawns
2103     else
2104       s << "mate " << (v > 0 ? (VALUE_MATE - v + 1) / 2 : -(VALUE_MATE + v) / 2 );
2105
2106     return s.str();
2107   }
2108
2109
2110   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2111   // since the beginning of the current search.
2112
2113   int current_search_time() {
2114
2115     return get_system_time() - SearchStartTime;
2116   }
2117
2118
2119   // nps() computes the current nodes/second count
2120
2121   int nps(const Position& pos) {
2122
2123     int t = current_search_time();
2124     return (t > 0 ? int((pos.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2125   }
2126
2127
2128   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2129   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2130   // search.
2131
2132   void poll(const Position& pos) {
2133
2134     static int lastInfoTime;
2135     int t = current_search_time();
2136
2137     //  Poll for input
2138     if (input_available())
2139     {
2140         // We are line oriented, don't read single chars
2141         std::string command;
2142
2143         if (!std::getline(std::cin, command))
2144             command = "quit";
2145
2146         if (command == "quit")
2147         {
2148             // Quit the program as soon as possible
2149             Pondering = false;
2150             QuitRequest = StopRequest = true;
2151             return;
2152         }
2153         else if (command == "stop")
2154         {
2155             // Stop calculating as soon as possible, but still send the "bestmove"
2156             // and possibly the "ponder" token when finishing the search.
2157             Pondering = false;
2158             StopRequest = true;
2159         }
2160         else if (command == "ponderhit")
2161         {
2162             // The opponent has played the expected move. GUI sends "ponderhit" if
2163             // we were told to ponder on the same move the opponent has played. We
2164             // should continue searching but switching from pondering to normal search.
2165             Pondering = false;
2166
2167             if (StopOnPonderhit)
2168                 StopRequest = true;
2169         }
2170     }
2171
2172     // Print search information
2173     if (t < 1000)
2174         lastInfoTime = 0;
2175
2176     else if (lastInfoTime > t)
2177         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2178         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2179         lastInfoTime = 0;
2180
2181     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2182     {
2183         lastInfoTime = t;
2184
2185         if (dbg_show_mean)
2186             dbg_print_mean();
2187
2188         if (dbg_show_hit_rate)
2189             dbg_print_hit_rate();
2190
2191         // Send info on searched nodes as soon as we return to root
2192         SendSearchedNodes = true;
2193     }
2194
2195     // Should we stop the search?
2196     if (Pondering)
2197         return;
2198
2199     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2200                            && !AspirationFailLow
2201                            &&  t > TimeMgr.available_time();
2202
2203     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
2204                      || stillAtFirstMove;
2205
2206     if (   (UseTimeManagement && noMoreTime)
2207         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2208         || (MaxNodes && pos.nodes_searched() >= MaxNodes)) // FIXME
2209         StopRequest = true;
2210   }
2211
2212
2213   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2214   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2215   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2216   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2217   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2218   // after which the bestmove and pondermove will be printed.
2219
2220   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2221
2222     std::string command;
2223
2224     while (true)
2225     {
2226         // Wait for a command from stdin
2227         if (!std::getline(std::cin, command))
2228             command = "quit";
2229
2230         if (command == "quit")
2231         {
2232             QuitRequest = true;
2233             break;
2234         }
2235         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2236             break;
2237     }
2238   }
2239
2240
2241   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2242   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2243   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2244   // threads and one for Windows threads.
2245
2246 #if !defined(_MSC_VER)
2247
2248   void* init_thread(void* threadID) {
2249
2250     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2251     return NULL;
2252   }
2253
2254 #else
2255
2256   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2257
2258     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2259     return 0;
2260   }
2261
2262 #endif
2263
2264
2265   /// The ThreadsManager class
2266
2267
2268   // read_uci_options() updates number of active threads and other internal
2269   // parameters according to the UCI options values. It is called before
2270   // to start a new search.
2271
2272   void ThreadsManager::read_uci_options() {
2273
2274     maxThreadsPerSplitPoint = Options["Maximum Number of Threads per Split Point"].value<int>();
2275     minimumSplitDepth       = Options["Minimum Split Depth"].value<int>() * ONE_PLY;
2276     useSleepingThreads      = Options["Use Sleeping Threads"].value<bool>();
2277     activeThreads           = Options["Threads"].value<int>();
2278   }
2279
2280
2281   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2282   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2283   // object for which the current thread is the master.
2284
2285   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2286
2287     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2288
2289     int i;
2290     bool allFinished = false;
2291
2292     while (true)
2293     {
2294         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2295         // master should exit as last one.
2296         if (allThreadsShouldExit)
2297         {
2298             assert(!sp);
2299             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2300             return;
2301         }
2302
2303         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2304         // instead of wasting CPU time polling for work.
2305         while (   threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == THREAD_INITIALIZING
2306                || (useSleepingThreads && threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE))
2307         {
2308             assert(!sp || useSleepingThreads);
2309             assert(threadID != 0 || useSleepingThreads);
2310
2311             if (threads[threadID].state == THREAD_INITIALIZING)
2312                 threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2313
2314             // Grab the lock to avoid races with wake_sleeping_thread()
2315             lock_grab(&sleepLock[threadID]);
2316
2317             // If we are master and all slaves have finished do not go to sleep
2318             for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2319             allFinished = (i == activeThreads);
2320
2321             if (allFinished || allThreadsShouldExit)
2322             {
2323                 lock_release(&sleepLock[threadID]);
2324                 break;
2325             }
2326
2327             // Do sleep here after retesting sleep conditions
2328             if (threadID >= activeThreads || threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE)
2329                 cond_wait(&sleepCond[threadID], &sleepLock[threadID]);
2330
2331             lock_release(&sleepLock[threadID]);
2332         }
2333
2334         // If this thread has been assigned work, launch a search
2335         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2336         {
2337             assert(!allThreadsShouldExit);
2338
2339             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2340
2341             // Here we call search() with SplitPoint template parameter set to true
2342             SplitPoint* tsp = threads[threadID].splitPoint;
2343             Position pos(*tsp->pos, threadID);
2344             SearchStack* ss = tsp->sstack[threadID] + 1;
2345             ss->sp = tsp;
2346
2347             if (tsp->pvNode)
2348                 search<PV, true, false>(pos, ss, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth, tsp->ply);
2349             else
2350                 search<NonPV, true, false>(pos, ss, tsp->alpha, tsp->beta, tsp->depth, tsp->ply);
2351
2352             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2353
2354             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2355
2356             // Wake up master thread so to allow it to return from the idle loop in
2357             // case we are the last slave of the split point.
2358             if (useSleepingThreads && threadID != tsp->master && threads[tsp->master].state == THREAD_AVAILABLE)
2359                 wake_sleeping_thread(tsp->master);
2360         }
2361
2362         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2363         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2364         for (i = 0; sp && i < activeThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2365         allFinished = (i == activeThreads);
2366
2367         if (allFinished)
2368         {
2369             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2370             // be sure sp->lock has been released before to return.
2371             lock_grab(&(sp->lock));
2372             lock_release(&(sp->lock));
2373
2374             // In helpful master concept a master can help only a sub-tree, and
2375             // because here is all finished is not possible master is booked.
2376             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2377
2378             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2379             return;
2380         }
2381     }
2382   }
2383
2384
2385   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2386   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2387   // objects.
2388
2389   void ThreadsManager::init_threads() {
2390
2391     int i, arg[MAX_THREADS];
2392     bool ok;
2393
2394     // Initialize global locks
2395     lock_init(&mpLock);
2396
2397     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2398     {
2399         lock_init(&sleepLock[i]);
2400         cond_init(&sleepCond[i]);
2401     }
2402
2403     // Initialize splitPoints[] locks
2404     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2405         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2406             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2407
2408     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2409     allThreadsShouldExit = false;
2410
2411     // Threads will be put all threads to sleep as soon as created
2412     activeThreads = 1;
2413
2414     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_INITIALIZING
2415     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2416     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2417         threads[i].state = THREAD_INITIALIZING;
2418
2419     // Launch the helper threads
2420     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2421     {
2422         arg[i] = i;
2423
2424 #if !defined(_MSC_VER)
2425         pthread_t pthread[1];
2426         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&arg[i])) == 0);
2427         pthread_detach(pthread[0]);
2428 #else
2429         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&arg[i]), 0, NULL) != NULL);
2430 #endif
2431         if (!ok)
2432         {
2433             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2434             exit(EXIT_FAILURE);
2435         }
2436
2437         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2438         while (threads[i].state == THREAD_INITIALIZING) {}
2439     }
2440   }
2441
2442
2443   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2444   // helper threads exit cleanly.
2445
2446   void ThreadsManager::exit_threads() {
2447
2448     allThreadsShouldExit = true; // Let the woken up threads to exit idle_loop()
2449
2450     // Wake up all the threads and waits for termination
2451     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2452     {
2453         wake_sleeping_thread(i);
2454         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2455     }
2456
2457     // Now we can safely destroy the locks
2458     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2459         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2460             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2461
2462     lock_destroy(&mpLock);
2463
2464     // Now we can safely destroy the wait conditions
2465     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2466     {
2467         lock_destroy(&sleepLock[i]);
2468         cond_destroy(&sleepCond[i]);
2469     }
2470   }
2471
2472
2473   // cutoff_at_splitpoint() checks whether a beta cutoff has occurred in
2474   // the thread's currently active split point, or in some ancestor of
2475   // the current split point.
2476
2477   bool ThreadsManager::cutoff_at_splitpoint(int threadID) const {
2478
2479     assert(threadID >= 0 && threadID < activeThreads);
2480
2481     SplitPoint* sp = threads[threadID].splitPoint;
2482
2483     for ( ; sp && !sp->betaCutoff; sp = sp->parent) {}
2484     return sp != NULL;
2485   }
2486
2487
2488   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2489   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2490   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2491   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2492   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2493   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2494   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2495
2496   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2497
2498     assert(slave >= 0 && slave < activeThreads);
2499     assert(master >= 0 && master < activeThreads);
2500     assert(activeThreads > 1);
2501
2502     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2503         return false;
2504
2505     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2506     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2507
2508     // No active split points means that the thread is available as
2509     // a slave for any other thread.
2510     if (localActiveSplitPoints == 0 || activeThreads == 2)
2511         return true;
2512
2513     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2514     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2515     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2516     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2517         return true;
2518
2519     return false;
2520   }
2521
2522
2523   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2524   // a slave for the thread with threadID "master".
2525
2526   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2527
2528     assert(master >= 0 && master < activeThreads);
2529     assert(activeThreads > 1);
2530
2531     for (int i = 0; i < activeThreads; i++)
2532         if (thread_is_available(i, master))
2533             return true;
2534
2535     return false;
2536   }
2537
2538
2539   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2540   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2541   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2542   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2543   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2544   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2545   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops and
2546   // call search().When all threads have returned from search() then split() returns.
2547
2548   template <bool Fake>
2549   void ThreadsManager::split(Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2550                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, Move threatMove,
2551                              bool mateThreat, int moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2552     assert(pos.is_ok());
2553     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2554     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2555     assert(*bestValue <= *alpha);
2556     assert(*alpha < beta);
2557     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2558     assert(depth > DEPTH_ZERO);
2559     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < activeThreads);
2560     assert(activeThreads > 1);
2561
2562     int i, master = pos.thread();
2563     Thread& masterThread = threads[master];
2564
2565     lock_grab(&mpLock);
2566
2567     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2568     // active split points, don't split.
2569     if (   !available_thread_exists(master)
2570         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2571     {
2572         lock_release(&mpLock);
2573         return;
2574     }
2575
2576     // Pick the next available split point object from the split point stack
2577     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2578
2579     // Initialize the split point object
2580     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2581     splitPoint.master = master;
2582     splitPoint.betaCutoff = false;
2583     splitPoint.ply = ply;
2584     splitPoint.depth = depth;
2585     splitPoint.threatMove = threatMove;
2586     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2587     splitPoint.alpha = *alpha;
2588     splitPoint.beta = beta;
2589     splitPoint.pvNode = pvNode;
2590     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2591     splitPoint.mp = mp;
2592     splitPoint.moveCount = moveCount;
2593     splitPoint.pos = &pos;
2594     splitPoint.nodes = 0;
2595     splitPoint.parentSstack = ss;
2596     for (i = 0; i < activeThreads; i++)
2597         splitPoint.slaves[i] = 0;
2598
2599     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2600
2601     // If we are here it means we are not available
2602     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2603
2604     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2605
2606     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2607     for (i = 0; !Fake && i < activeThreads && workersCnt < maxThreadsPerSplitPoint; i++)
2608         if (thread_is_available(i, master))
2609         {
2610             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2611             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2612             splitPoint.slaves[i] = 1;
2613             workersCnt++;
2614         }
2615
2616     assert(Fake || workersCnt > 1);
2617
2618     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2619     lock_release(&mpLock);
2620
2621     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2622     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2623     for (i = 0; i < activeThreads; i++)
2624         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2625         {
2626             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2627
2628             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2629
2630             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2631
2632             if (useSleepingThreads && i != master)
2633                 wake_sleeping_thread(i);
2634         }
2635
2636     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2637     // which it will instantly launch a search, because its state is
2638     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2639     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2640     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2641     idle_loop(master, &splitPoint);
2642
2643     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2644     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2645     lock_grab(&mpLock);
2646
2647     *alpha = splitPoint.alpha;
2648     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2649     masterThread.activeSplitPoints--;
2650     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2651     pos.set_nodes_searched(pos.nodes_searched() + splitPoint.nodes);
2652
2653     lock_release(&mpLock);
2654   }
2655
2656
2657   // wake_sleeping_thread() wakes up the thread with the given threadID
2658   // when it is time to start a new search.
2659
2660   void ThreadsManager::wake_sleeping_thread(int threadID) {
2661
2662      lock_grab(&sleepLock[threadID]);
2663      cond_signal(&sleepCond[threadID]);
2664      lock_release(&sleepLock[threadID]);
2665   }
2666
2667
2668   /// RootMove and RootMoveList method's definitions
2669
2670   RootMove::RootMove() {
2671
2672     nodes = 0;
2673     pv_score = non_pv_score = -VALUE_INFINITE;
2674     pv[0] = MOVE_NONE;
2675   }
2676
2677   RootMove& RootMove::operator=(const RootMove& rm) {
2678
2679     const Move* src = rm.pv;
2680     Move* dst = pv;
2681
2682     // Avoid a costly full rm.pv[] copy
2683     do *dst++ = *src; while (*src++ != MOVE_NONE);
2684
2685     nodes = rm.nodes;
2686     pv_score = rm.pv_score;
2687     non_pv_score = rm.non_pv_score;
2688     return *this;
2689   }
2690
2691   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2692   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2693   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2694   // long PV to print that is important for position analysis.
2695
2696   void RootMove::extract_pv_from_tt(Position& pos) {
2697
2698     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2699     TTEntry* tte;
2700     int ply = 1;
2701
2702     assert(pv[0] != MOVE_NONE && move_is_legal(pos, pv[0]));
2703
2704     pos.do_move(pv[0], *st++);
2705
2706     while (   (tte = TT.retrieve(pos.get_key())) != NULL
2707            && tte->move() != MOVE_NONE
2708            && move_is_legal(pos, tte->move())
2709            && ply < PLY_MAX
2710            && (!pos.is_draw() || ply < 2))
2711     {
2712         pv[ply] = tte->move();
2713         pos.do_move(pv[ply++], *st++);
2714     }
2715     pv[ply] = MOVE_NONE;
2716
2717     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2718   }
2719
2720   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2721   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2722   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2723
2724   void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
2725
2726     StateInfo state[PLY_MAX_PLUS_2], *st = state;
2727     TTEntry* tte;
2728     Key k;
2729     Value v, m = VALUE_NONE;
2730     int ply = 0;
2731
2732     assert(pv[0] != MOVE_NONE && move_is_legal(pos, pv[0]));
2733
2734     do {
2735         k = pos.get_key();
2736         tte = TT.retrieve(k);
2737
2738         // Don't overwrite exsisting correct entries
2739         if (!tte || tte->move() != pv[ply])
2740         {
2741             v = (pos.is_check() ? VALUE_NONE : evaluate(pos, m));
2742             TT.store(k, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[ply], v, m);
2743         }
2744         pos.do_move(pv[ply], *st++);
2745
2746     } while (pv[++ply] != MOVE_NONE);
2747
2748     do pos.undo_move(pv[--ply]); while (ply);
2749   }
2750
2751   // pv_info_to_uci() returns a string with information on the current PV line
2752   // formatted according to UCI specification and eventually writes the info
2753   // to a log file. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2754
2755   std::string RootMove::pv_info_to_uci(Position& pos, Value alpha, Value beta, int pvLine) {
2756
2757     std::stringstream s, l;
2758     Move* m = pv;
2759
2760     while (*m != MOVE_NONE)
2761         l << *m++ << " ";
2762
2763     s << "info depth " << Iteration // FIXME
2764       << " seldepth " << int(m - pv)
2765       << " multipv " << pvLine + 1
2766       << " score " << value_to_uci(pv_score)
2767       << (pv_score >= beta ? " lowerbound" : pv_score <= alpha ? " upperbound" : "")
2768       << " time "  << current_search_time()
2769       << " nodes " << pos.nodes_searched()
2770       << " nps "   << nps(pos)
2771       << " pv "    << l.str();
2772
2773     if (UseLogFile && pvLine == 0)
2774     {
2775         ValueType t = pv_score >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2776                       pv_score <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2777
2778         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration, pv_score, t, pv) << endl;
2779     }
2780     return s.str();
2781   }
2782
2783
2784   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) {
2785
2786     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2787     MoveStack mlist[MOVES_MAX];
2788     StateInfo st;
2789     Move* sm;
2790
2791     // Initialize search stack
2792     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2793     ss[0].eval = ss[0].evalMargin = VALUE_NONE;
2794
2795     // Generate all legal moves
2796     MoveStack* last = generate<MV_LEGAL>(pos, mlist);
2797
2798     // Add each move to the RootMoveList's vector
2799     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2800     {
2801         // If we have a searchMoves[] list then verify cur->move
2802         // is in the list before to add it.
2803         for (sm = searchMoves; *sm && *sm != cur->move; sm++) {}
2804
2805         if (searchMoves[0] && *sm != cur->move)
2806             continue;
2807
2808         // Find a quick score for the move and add to the list
2809         pos.do_move(cur->move, st);
2810
2811         RootMove rm;
2812         rm.pv[0] = ss[0].currentMove = cur->move;
2813         rm.pv[1] = MOVE_NONE;
2814         rm.pv_score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, DEPTH_ZERO, 1);
2815         push_back(rm);
2816
2817         pos.undo_move(cur->move);
2818     }
2819     sort();
2820   }
2821
2822   // Score root moves using the standard way used in main search, the moves
2823   // are scored according to the order in which are returned by MovePicker.
2824   // This is the second order score that is used to compare the moves when
2825   // the first order pv scores of both moves are equal.
2826
2827   void RootMoveList::set_non_pv_scores(const Position& pos, Move ttm, SearchStack* ss)
2828   {
2829       Move move;
2830       Value score = VALUE_ZERO;
2831       MovePicker mp(pos, ttm, ONE_PLY, H, ss);
2832
2833       while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
2834           for (Base::iterator it = begin(); it != end(); ++it)
2835               if (it->pv[0] == move)
2836               {
2837                   it->non_pv_score = score--;
2838                   break;
2839               }
2840   }
2841
2842 } // namespace