Retire per-thread stopRequest flag
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2009 Marco Costalba
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45 using std::cout;
46 using std::endl;
47
48 ////
49 //// Local definitions
50 ////
51
52 namespace {
53
54   /// Types
55
56
57   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
58   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
59   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
60   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
61
62   class ThreadsManager {
63     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
64        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
65        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
66     */
67   public:
68     void init_threads();
69     void exit_threads();
70
71     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
72     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
73     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
74     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
75     void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
76
77     void resetNodeCounters();
78     void resetBetaCounters();
79     int64_t nodes_searched() const;
80     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
81     bool available_thread_exists(int master) const;
82     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
83     bool thread_should_stop(int threadID) const;
84     void wake_sleeping_threads();
85     void put_threads_to_sleep();
86     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp);
87     bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, Value* beta, Value* bestValue,
88                const Value futilityValue, Depth depth, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode);
89
90   private:
91     friend void poll();
92
93     int ActiveThreads;
94     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
95     Thread threads[MAX_THREADS];
96     SplitPoint SplitPointStack[MAX_THREADS][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
97
98     Lock MPLock, IOLock;
99
100 #if !defined(_MSC_VER)
101     pthread_cond_t WaitCond;
102     pthread_mutex_t WaitLock;
103 #else
104     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
105 #endif
106
107   };
108
109
110   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
111   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
112   // in the case of moves which fail low).
113
114   struct RootMove {
115
116     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
117
118     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
119     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
120     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
121     // have equal score but m1 has the higher node count.
122     bool operator<(const RootMove& m) const {
123
124         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
125     }
126
127     Move move;
128     Value score;
129     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
130     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
131   };
132
133
134   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
135   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
136
137   class RootMoveList {
138
139   public:
140     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
141
142     int move_count() const { return count; }
143     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
144     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
145     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
146     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
147     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
148
149     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
150     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
151     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
152     void sort();
153     void sort_multipv(int n);
154
155   private:
156     static const int MaxRootMoves = 500;
157     RootMove moves[MaxRootMoves];
158     int count;
159   };
160
161
162   /// Constants
163
164   // Search depth at iteration 1
165   const Depth InitialDepth = OnePly;
166
167   // Use internal iterative deepening?
168   const bool UseIIDAtPVNodes = true;
169   const bool UseIIDAtNonPVNodes = true;
170
171   // Internal iterative deepening margin. At Non-PV moves, when
172   // UseIIDAtNonPVNodes is true, we do an internal iterative deepening
173   // search when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
174   const Value IIDMargin = Value(0x100);
175
176   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
177   // better than the second best move.
178   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
179
180   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
181   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
182   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
183
184   // If the TT move is at least SingleReplyMargin better then the
185   // remaining ones we will extend it.
186   const Value SingleReplyMargin = Value(0x20);
187
188   // Depth limit for razoring
189   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
190
191   /// Lookup tables initialized at startup
192
193   // Reduction lookup tables and their getter functions
194   int8_t    PVReductionMatrix[64][64]; // [depth][moveNumber]
195   int8_t NonPVReductionMatrix[64][64]; // [depth][moveNumber]
196
197   inline Depth    pv_reduction(Depth d, int mn) { return (Depth)    PVReductionMatrix[Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
198   inline Depth nonpv_reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) NonPVReductionMatrix[Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
199
200   // Futility lookup tables and their getter functions
201   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
202   int32_t FutilityMarginsMatrix[14][64]; // [depth][moveNumber]
203   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
204
205   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7*OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 0)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
206   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16*OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
207
208   /// Variables initialized by UCI options
209
210   // Depth limit for use of dynamic threat detection
211   Depth ThreatDepth;
212
213   // Last seconds noise filtering (LSN)
214   const bool UseLSNFiltering = true;
215   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
216   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
217   bool loseOnTime = false;
218
219   // Extensions. Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
220   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
221   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
222
223   // Iteration counters
224   int Iteration;
225
226   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
227   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
228   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
229
230   // Search window management
231   int AspirationDelta;
232
233   // MultiPV mode
234   int MultiPV;
235
236   // Time managment variables
237   int RootMoveNumber;
238   int SearchStartTime;
239   int MaxNodes, MaxDepth;
240   int MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
241   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
242   bool AbortSearch, Quit;
243   bool AspirationFailLow;
244
245   // Show current line?
246   bool ShowCurrentLine;
247
248   // Log file
249   bool UseLogFile;
250   std::ofstream LogFile;
251
252   // MP related variables
253   Depth MinimumSplitDepth;
254   int MaxThreadsPerSplitPoint;
255   ThreadsManager TM;
256
257   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different
258   // cache lines (64 bytes each) from the heavy SMP read accessed variables.
259   int NodesSincePoll;
260   int NodesBetweenPolls = 30000;
261
262   // History table
263   History H;
264
265   /// Functions
266
267   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
268   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value& oldAlpha, Value& beta);
269   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
270   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove = MOVE_NONE);
271   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
272   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
273   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
274   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
275   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
276   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
277   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
278   bool value_is_mate(Value value);
279   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
280   Depth extension(const Position&, Move, bool, bool, bool, bool, bool, bool*);
281   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
282   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
283   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
284   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
285   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
286   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
287   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
288
289   int current_search_time();
290   int nps();
291   void poll();
292   void ponderhit();
293   void wait_for_stop_or_ponderhit();
294   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
295
296 #if !defined(_MSC_VER)
297   void *init_thread(void *threadID);
298 #else
299   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
300 #endif
301
302 }
303
304
305 ////
306 //// Functions
307 ////
308
309 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
310 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
311
312 void init_threads() { TM.init_threads(); }
313 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
314 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
315
316
317 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
318 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
319
320 int perft(Position& pos, Depth depth)
321 {
322     Move move;
323     int sum = 0;
324     MovePicker mp = MovePicker(pos, MOVE_NONE, depth, H);
325
326     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
327     // the moves, just to count them.
328     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
329     {
330         while (mp.get_next_move()) sum++;
331         return sum;
332     }
333
334     // Loop through all legal moves
335     CheckInfo ci(pos);
336     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
337     {
338         StateInfo st;
339         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
340         sum += perft(pos, depth - OnePly);
341         pos.undo_move(move);
342     }
343     return sum;
344 }
345
346
347 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
348 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
349 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
350 /// when a quit command is received during the search.
351
352 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
353            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
354            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
355
356   // Initialize global search variables
357   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = false;
358   AspirationFailLow = false;
359   NodesSincePoll = 0;
360   SearchStartTime = get_system_time();
361   ExactMaxTime = maxTime;
362   MaxDepth = maxDepth;
363   MaxNodes = maxNodes;
364   InfiniteSearch = infinite;
365   PonderSearch = ponder;
366   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
367
368   // Look for a book move, only during games, not tests
369   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
370   {
371       Move bookMove;
372       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
373           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
374
375       bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
376       if (bookMove != MOVE_NONE)
377       {
378           if (PonderSearch)
379               wait_for_stop_or_ponderhit();
380
381           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
382           return true;
383       }
384   }
385
386   TM.resetNodeCounters();
387
388   if (button_was_pressed("New Game"))
389       loseOnTime = false; // Reset at the beginning of a new game
390
391   // Read UCI option values
392   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
393   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
394       TT.clear();
395
396   bool PonderingEnabled = get_option_value_bool("Ponder");
397   MultiPV = get_option_value_int("MultiPV");
398
399   CheckExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
400   CheckExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
401
402   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
403   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
404
405   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
406   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
407
408   PassedPawnExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
409   PassedPawnExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
410
411   PawnEndgameExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
412   PawnEndgameExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
413
414   MateThreatExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
415   MateThreatExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
416
417   ThreatDepth   = get_option_value_int("Threat Depth") * OnePly;
418
419   Chess960 = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
420   ShowCurrentLine = get_option_value_bool("UCI_ShowCurrLine");
421   UseLogFile = get_option_value_bool("Use Search Log");
422   if (UseLogFile)
423       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
424
425   MinimumSplitDepth = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
426   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
427
428   read_weights(pos.side_to_move());
429
430   // Set the number of active threads
431   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
432   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
433   {
434       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
435       init_eval(TM.active_threads());
436       // HACK: init_eval() destroys the static castleRightsMask[] array in the
437       // Position class. The below line repairs the damage.
438       Position p(pos.to_fen());
439       assert(pos.is_ok());
440   }
441
442   // Wake up sleeping threads
443   TM.wake_sleeping_threads();
444
445   for (int i = 1; i < TM.active_threads(); i++)
446       assert(TM.thread_is_available(i, 0));
447
448   // Set thinking time
449   int myTime = time[side_to_move];
450   int myIncrement = increment[side_to_move];
451   if (UseTimeManagement)
452   {
453       if (!movesToGo) // Sudden death time control
454       {
455           if (myIncrement)
456           {
457               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
458               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
459           }
460           else // Blitz game without increment
461           {
462               MaxSearchTime = myTime / 30;
463               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
464           }
465       }
466       else // (x moves) / (y minutes)
467       {
468           if (movesToGo == 1)
469           {
470               MaxSearchTime = myTime / 2;
471               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
472           }
473           else
474           {
475               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
476               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
477           }
478       }
479
480       if (PonderingEnabled)
481       {
482           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
483           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
484       }
485   }
486
487   // Set best NodesBetweenPolls interval
488   if (MaxNodes)
489       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
490   else if (myTime && myTime < 1000)
491       NodesBetweenPolls = 1000;
492   else if (myTime && myTime < 5000)
493       NodesBetweenPolls = 5000;
494   else
495       NodesBetweenPolls = 30000;
496
497   // Write information to search log file
498   if (UseLogFile)
499       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
500               << "infinite: "  << infinite
501               << " ponder: "   << ponder
502               << " time: "     << myTime
503               << " increment: " << myIncrement
504               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
505
506   // LSN filtering. Used only for developing purpose. Disabled by default.
507   if (   UseLSNFiltering
508       && loseOnTime)
509   {
510       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
511        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
512            /* wait here */;
513   }
514
515   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
516   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
517
518   if (UseLSNFiltering)
519   {
520       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
521       // decide to lose on time.
522       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
523           && myTime < LSNTime
524           && myIncrement == 0
525           && movesToGo == 0
526           && v < -LSNValue)
527       {
528           loseOnTime = true;
529       }
530       else if (loseOnTime)
531       {
532           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
533           loseOnTime = false;
534       }
535   }
536
537   if (UseLogFile)
538       LogFile.close();
539
540   TM.put_threads_to_sleep();
541
542   return !Quit;
543 }
544
545
546 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
547
548 void init_search() {
549
550   // Init our reduction lookup tables
551   for (int i = 1; i < 64; i++) // i == depth (OnePly = 1)
552       for (int j = 1; j < 64; j++) // j == moveNumber
553       {
554           double    pvRed = 0.5 + log(double(i)) * log(double(j)) / 6.0;
555           double nonPVRed = 0.5 + log(double(i)) * log(double(j)) / 3.0;
556           PVReductionMatrix[i][j]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
557           NonPVReductionMatrix[i][j] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
558       }
559
560   // Init futility margins array
561   for (int i = 0; i < 14; i++) // i == depth (OnePly = 2)
562       for (int j = 0; j < 64; j++) // j == moveNumber
563       {
564           FutilityMarginsMatrix[i][j] = (i < 2 ? 0 : 112 * bitScanReverse32(i * i / 2)) - 8 * j; // FIXME: test using log instead of BSR
565       }
566
567   // Init futility move count array
568   for (int i = 0; i < 32; i++) // i == depth (OnePly = 2)
569       FutilityMoveCountArray[i] = 3 + (1 << (3 * i / 8));
570 }
571
572
573 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
574 // new search from the root.
575 void SearchStack::init(int ply) {
576
577   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
578   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
579   reduction = Depth(0);
580   eval = VALUE_NONE;
581 }
582
583 void SearchStack::initKillers() {
584
585   mateKiller = MOVE_NONE;
586   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
587       killers[i] = MOVE_NONE;
588 }
589
590 namespace {
591
592   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
593   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
594   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
595   // reached.
596
597   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
598
599     Position p(pos);
600     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
601
602     // searchMoves are verified, copied, scored and sorted
603     RootMoveList rml(p, searchMoves);
604
605     // Handle special case of searching on a mate/stale position
606     if (rml.move_count() == 0)
607     {
608         if (PonderSearch)
609             wait_for_stop_or_ponderhit();
610
611         return pos.is_check()? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
612     }
613
614     // Print RootMoveList c'tor startup scoring to the standard output,
615     // so that we print information also for iteration 1.
616     cout << "info depth " << 1 << "\ninfo depth " << 1
617          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
618          << " time " << current_search_time()
619          << " nodes " << TM.nodes_searched()
620          << " nps " << nps()
621          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
622
623     // Initialize
624     TT.new_search();
625     H.clear();
626     init_ss_array(ss);
627     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
628     Iteration = 1;
629
630     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
631     Move EasyMove = MOVE_NONE;
632     if (   rml.move_count() == 1
633         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
634         EasyMove = rml.get_move(0);
635
636     // Iterative deepening loop
637     while (Iteration < PLY_MAX)
638     {
639         // Initialize iteration
640         rml.sort();
641         Iteration++;
642         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
643         if (Iteration <= 5)
644             ExtraSearchTime = 0;
645
646         cout << "info depth " << Iteration << endl;
647
648         // Calculate dynamic search window based on previous iterations
649         Value alpha, beta;
650
651         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
652         {
653             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
654             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
655
656             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
657             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
658
659             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
660             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
661         }
662         else
663         {
664             alpha = - VALUE_INFINITE;
665             beta  =   VALUE_INFINITE;
666         }
667
668         // Search to the current depth
669         Value value = root_search(p, ss, rml, alpha, beta);
670
671         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
672         // been overwritten during the search.
673         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
674
675         if (AbortSearch)
676             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
677
678         //Save info about search result
679         ValueByIteration[Iteration] = value;
680
681         // Drop the easy move if it differs from the new best move
682         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
683             EasyMove = MOVE_NONE;
684
685         if (UseTimeManagement)
686         {
687             // Time to stop?
688             bool stopSearch = false;
689
690             // Stop search early if there is only a single legal move,
691             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
692             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
693                 stopSearch = true;
694
695             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
696             if (  Iteration >= 6
697                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
698                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
699                 stopSearch = true;
700
701             // Stop search early if one move seems to be much better than the rest
702             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
703             if (   Iteration >= 8
704                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
705                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
706                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
707                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
708                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
709                 stopSearch = true;
710
711             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
712             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
713                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
714                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
715
716             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
717             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
718             // move at the next iteration anyway.
719             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
720                 stopSearch = true;
721
722             if (stopSearch)
723             {
724                 if (!PonderSearch)
725                     break;
726                 else
727                     StopOnPonderhit = true;
728             }
729         }
730
731         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
732             break;
733     }
734
735     rml.sort();
736
737     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
738     // best move before we are told to do so.
739     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
740         wait_for_stop_or_ponderhit();
741     else
742         // Print final search statistics
743         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
744              << " nps " << nps()
745              << " time " << current_search_time()
746              << " hashfull " << TT.full() << endl;
747
748     // Print the best move and the ponder move to the standard output
749     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
750     {
751         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
752         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
753     }
754     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
755     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
756         cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
757
758     cout << endl;
759
760     if (UseLogFile)
761     {
762         if (dbg_show_mean)
763             dbg_print_mean(LogFile);
764
765         if (dbg_show_hit_rate)
766             dbg_print_hit_rate(LogFile);
767
768         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
769                 << "\nNodes/second: " << nps()
770                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]);
771
772         StateInfo st;
773         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
774         LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) << endl;
775     }
776     return rml.get_move_score(0);
777   }
778
779
780   // root_search() is the function which searches the root node. It is
781   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
782   // scheme and prints some information to the standard output.
783
784   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value& oldAlpha, Value& beta) {
785
786     int64_t nodes;
787     Move move;
788     StateInfo st;
789     Depth depth, ext, newDepth;
790     Value value;
791     CheckInfo ci(pos);
792     int researchCount = 0;
793     bool moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
794     Value alpha = oldAlpha;
795     bool isCheck = pos.is_check();
796
797     // Evaluate the position statically
798     EvalInfo ei;
799     ss[0].eval = !isCheck ? evaluate(pos, ei, 0) : VALUE_NONE;
800
801     while (1) // Fail low loop
802     {
803
804         // Loop through all the moves in the root move list
805         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
806         {
807             if (alpha >= beta)
808             {
809                 // We failed high, invalidate and skip next moves, leave node-counters
810                 // and beta-counters as they are and quickly return, we will try to do
811                 // a research at the next iteration with a bigger aspiration window.
812                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
813                 continue;
814             }
815
816             RootMoveNumber = i + 1;
817
818             // Save the current node count before the move is searched
819             nodes = TM.nodes_searched();
820
821             // Reset beta cut-off counters
822             TM.resetBetaCounters();
823
824             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
825             // the standard output.
826             move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
827
828             if (current_search_time() >= 1000)
829                 cout << "info currmove " << move
830                      << " currmovenumber " << RootMoveNumber << endl;
831
832             // Decide search depth for this move
833             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
834             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
835             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
836             ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
837             newDepth = depth + ext;
838
839             value = - VALUE_INFINITE;
840
841             while (1) // Fail high loop
842             {
843
844                 // Make the move, and search it
845                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
846
847                 if (i < MultiPV || value > alpha)
848                 {
849                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
850                     if (MultiPV > 1)
851                         alpha = -VALUE_INFINITE;
852
853                     value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
854                 }
855                 else
856                 {
857                     // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
858                     // if the move fails high will be re-searched at full depth.
859                     bool doFullDepthSearch = true;
860
861                     if (   depth >= 3*OnePly // FIXME was newDepth
862                         && !dangerous
863                         && !captureOrPromotion
864                         && !move_is_castle(move))
865                     {
866                         ss[0].reduction = pv_reduction(depth, RootMoveNumber - MultiPV + 1);
867                         if (ss[0].reduction)
868                         {
869                             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[0].reduction, 1, true, 0);
870                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
871                         }
872                     }
873
874                     if (doFullDepthSearch)
875                     {
876                         ss[0].reduction = Depth(0);
877                         value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
878
879                         if (value > alpha)
880                             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
881                     }
882                 }
883
884                 pos.undo_move(move);
885
886                 // Can we exit fail high loop ?
887                 if (AbortSearch || value < beta)
888                     break;
889
890                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update score
891                 // before research in case we run out of time while researching.
892                 rml.set_move_score(i, value);
893                 update_pv(ss, 0);
894                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
895                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
896
897                 // Print search information to the standard output
898                 cout << "info depth " << Iteration
899                      << " score " << value_to_string(value)
900                      << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
901                         ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
902                      << " time "  << current_search_time()
903                      << " nodes " << TM.nodes_searched()
904                      << " nps "   << nps()
905                      << " pv ";
906
907                 for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
908                     cout << ss[0].pv[j] << " ";
909
910                 cout << endl;
911
912                 if (UseLogFile)
913                 {
914                     ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
915                                     : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
916
917                     LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
918                                          TM.nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
919                 }
920
921                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
922                 researchCount++;
923                 beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCount), VALUE_INFINITE);
924
925             } // End of fail high loop
926
927             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
928             // was aborted because the user interrupted the search or because we
929             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
930             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
931             // move and/or PV.
932             if (AbortSearch)
933                 break;
934
935             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
936             // info is used to sort the root moves at the next iteration.
937             int64_t our, their;
938             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
939             rml.set_beta_counters(i, our, their);
940             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
941
942             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
943
944             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
945                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
946             else
947             {
948                 // PV move or new best move!
949
950                 // Update PV
951                 rml.set_move_score(i, value);
952                 update_pv(ss, 0);
953                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
954                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
955
956                 if (MultiPV == 1)
957                 {
958                     // We record how often the best move has been changed in each
959                     // iteration. This information is used for time managment: When
960                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
961                     if (i > 0)
962                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
963
964                     // Print search information to the standard output
965                     cout << "info depth " << Iteration
966                          << " score " << value_to_string(value)
967                          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
968                             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
969                          << " time "  << current_search_time()
970                          << " nodes " << TM.nodes_searched()
971                          << " nps "   << nps()
972                          << " pv ";
973
974                     for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
975                         cout << ss[0].pv[j] << " ";
976
977                     cout << endl;
978
979                     if (UseLogFile)
980                     {
981                         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
982                                         : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
983
984                         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
985                                              TM.nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
986                     }
987                     if (value > alpha)
988                         alpha = value;
989                 }
990                 else // MultiPV > 1
991                 {
992                     rml.sort_multipv(i);
993                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
994                     {
995                         cout << "info multipv " << j + 1
996                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
997                              << " depth " << ((j <= i)? Iteration : Iteration - 1)
998                              << " time " << current_search_time()
999                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
1000                              << " nps " << nps()
1001                              << " pv ";
1002
1003                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
1004                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1005
1006                         cout << endl;
1007                     }
1008                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV-1));
1009                 }
1010             } // PV move or new best move
1011
1012             assert(alpha >= oldAlpha);
1013
1014             AspirationFailLow = (alpha == oldAlpha);
1015
1016             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
1017                 StopOnPonderhit = false;
1018         }
1019
1020         // Can we exit fail low loop ?
1021         if (AbortSearch || alpha > oldAlpha)
1022             break;
1023
1024         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1025         researchCount++;
1026         alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCount), -VALUE_INFINITE);
1027         oldAlpha = alpha;
1028
1029     } // Fail low loop
1030
1031     return alpha;
1032   }
1033
1034
1035   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1036
1037   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1038                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1039
1040     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1041     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1042     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1043     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1044
1045     Move movesSearched[256];
1046     StateInfo st;
1047     const TTEntry* tte;
1048     Move ttMove, move;
1049     Depth ext, newDepth;
1050     Value oldAlpha, value;
1051     bool isCheck, mateThreat, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1052     int moveCount = 0;
1053     Value bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1054
1055     if (depth < OnePly)
1056         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1057
1058     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1059     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1060     init_node(ss, ply, threadID);
1061
1062     // After init_node() that calls poll()
1063     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1064         return Value(0);
1065
1066     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1067         return VALUE_DRAW;
1068
1069     // Mate distance pruning
1070     oldAlpha = alpha;
1071     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1072     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1073     if (alpha >= beta)
1074         return alpha;
1075
1076     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1077     // pruning, but only for move ordering. This is to avoid problems in
1078     // the following areas:
1079     //
1080     // * Repetition draw detection
1081     // * Fifty move rule detection
1082     // * Searching for a mate
1083     // * Printing of full PV line
1084     //
1085     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1086     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1087
1088     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1089     if (   UseIIDAtPVNodes
1090         && depth >= 5*OnePly
1091         && ttMove == MOVE_NONE)
1092     {
1093         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1094         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1095         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1096     }
1097
1098     isCheck = pos.is_check();
1099     if (!isCheck)
1100     {
1101         // Update gain statistics of the previous move that lead
1102         // us in this position.
1103         EvalInfo ei;
1104         ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1105         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1106     }
1107
1108     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1109     // to search all moves
1110     mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1111     CheckInfo ci(pos);
1112     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1113
1114     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
1115     // occurs.
1116     while (   alpha < beta
1117            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1118            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1119     {
1120       assert(move_is_ok(move));
1121
1122       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1123       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1124       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1125
1126       // Decide the new search depth
1127       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1128
1129       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1130       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1131       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1132       if (   depth >= 6 * OnePly
1133           && tte
1134           && move == tte->move()
1135           && ext < OnePly
1136           && is_lower_bound(tte->type())
1137           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1138       {
1139           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1140
1141           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1142           {
1143               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingleReplyMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1144
1145               if (excValue < ttValue - SingleReplyMargin)
1146                   ext = OnePly;
1147           }
1148       }
1149
1150       newDepth = depth - OnePly + ext;
1151
1152       // Update current move
1153       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1154
1155       // Make and search the move
1156       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1157
1158       if (moveCount == 1) // The first move in list is the PV
1159           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1160       else
1161       {
1162         // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1163         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1164         bool doFullDepthSearch = true;
1165
1166         if (    depth >= 3*OnePly
1167             && !dangerous
1168             && !captureOrPromotion
1169             && !move_is_castle(move)
1170             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1171         {
1172             ss[ply].reduction = pv_reduction(depth, moveCount);
1173             if (ss[ply].reduction)
1174             {
1175                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1176                 doFullDepthSearch = (value > alpha);
1177             }
1178         }
1179
1180         if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
1181         {
1182             ss[ply].reduction = Depth(0);
1183             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1184             if (value > alpha && value < beta)
1185                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1186         }
1187       }
1188       pos.undo_move(move);
1189
1190       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1191
1192       // New best move?
1193       if (value > bestValue)
1194       {
1195           bestValue = value;
1196           if (value > alpha)
1197           {
1198               alpha = value;
1199               update_pv(ss, ply);
1200               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1201                   ss[ply].mateKiller = move;
1202           }
1203       }
1204
1205       // Split?
1206       if (   TM.active_threads() > 1
1207           && bestValue < beta
1208           && depth >= MinimumSplitDepth
1209           && Iteration <= 99
1210           && TM.available_thread_exists(threadID)
1211           && !AbortSearch
1212           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1213           && TM.split(pos, ss, ply, &alpha, &beta, &bestValue, VALUE_NONE,
1214                       depth, &moveCount, &mp, threadID, true))
1215           break;
1216     }
1217
1218     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1219     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1220     if (moveCount == 0)
1221         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1222
1223     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1224     // history counters, and killer moves.
1225     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1226         return bestValue;
1227
1228     if (bestValue <= oldAlpha)
1229         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1230
1231     else if (bestValue >= beta)
1232     {
1233         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1234         move = ss[ply].pv[ply];
1235         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1236         {
1237             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1238             update_killers(move, ss[ply]);
1239         }
1240         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1241     }
1242     else
1243         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1244
1245     return bestValue;
1246   }
1247
1248
1249   // search() is the search function for zero-width nodes.
1250
1251   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1252                int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1253
1254     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1255     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1256     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1257
1258     Move movesSearched[256];
1259     EvalInfo ei;
1260     StateInfo st;
1261     const TTEntry* tte;
1262     Move ttMove, move;
1263     Depth ext, newDepth;
1264     Value bestValue, staticValue, nullValue, value, futilityValue, futilityValueScaled;
1265     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1266     bool mateThreat = false;
1267     int moveCount = 0;
1268     futilityValue = staticValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1269
1270     if (depth < OnePly)
1271         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1272
1273     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1274     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1275     init_node(ss, ply, threadID);
1276
1277     // After init_node() that calls poll()
1278     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1279         return Value(0);
1280
1281     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1282         return VALUE_DRAW;
1283
1284     // Mate distance pruning
1285     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1286         return beta;
1287
1288     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1289         return beta - 1;
1290
1291     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1292     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exsists.
1293     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1294
1295     // Transposition table lookup
1296     tte = TT.retrieve(posKey);
1297     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1298
1299     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1300     {
1301         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1302         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1303     }
1304
1305     isCheck = pos.is_check();
1306
1307     // Evaluate the position statically
1308     if (!isCheck)
1309     {
1310         if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1311             staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1312         else
1313             staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1314
1315         ss[ply].eval = staticValue;
1316         futilityValue = staticValue + futility_margin(depth, 0); //FIXME: Remove me, only for split
1317         staticValue = refine_eval(tte, staticValue, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1318         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1319     }
1320
1321     // Static null move pruning. We're betting that the opponent doesn't have
1322     // a move that will reduce the score by more than FutilityMargins[int(depth)]
1323     // if we do a null move.
1324     if (  !isCheck
1325         && allowNullmove
1326         && depth < RazorDepth
1327         && staticValue - futility_margin(depth, 0) >= beta)
1328         return staticValue - futility_margin(depth, 0);
1329
1330     // Null move search
1331     if (    allowNullmove
1332         &&  depth > OnePly
1333         && !isCheck
1334         && !value_is_mate(beta)
1335         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1336         &&  staticValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0))
1337     {
1338         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1339
1340         pos.do_null_move(st);
1341
1342         // Null move dynamic reduction based on depth
1343         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1344
1345         // Null move dynamic reduction based on value
1346         if (staticValue - beta > PawnValueMidgame)
1347             R++;
1348
1349         nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1350
1351         pos.undo_null_move();
1352
1353         if (nullValue >= beta)
1354         {
1355             if (depth < 6 * OnePly)
1356                 return beta;
1357
1358             // Do zugzwang verification search
1359             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1360             if (v >= beta)
1361                 return beta;
1362         } else {
1363             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1364             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1365             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1366             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1367             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1368             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1369             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1370                 mateThreat = true;
1371
1372             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1373             if (   depth < ThreatDepth
1374                 && ss[ply - 1].reduction
1375                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1376                 return beta - 1;
1377         }
1378     }
1379     // Null move search not allowed, try razoring
1380     else if (   !value_is_mate(beta)
1381              && !isCheck
1382              && depth < RazorDepth
1383              && staticValue < beta - (NullMoveMargin + 16 * depth)
1384              && ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1385              && ttMove == MOVE_NONE
1386              && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1387     {
1388         Value rbeta = beta - (NullMoveMargin + 16 * depth);
1389         Value v = qsearch(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1390         if (v < rbeta)
1391           return v;
1392     }
1393
1394     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1395     if (UseIIDAtNonPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 8*OnePly &&
1396         !isCheck && ss[ply].eval >= beta - IIDMargin)
1397     {
1398         search(pos, ss, beta, Min(depth/2, depth-2*OnePly), ply, false, threadID);
1399         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1400         tte = TT.retrieve(posKey);
1401     }
1402
1403     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1404     // to search all moves.
1405     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1406     CheckInfo ci(pos);
1407
1408     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1409     while (   bestValue < beta
1410            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1411            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1412     {
1413       assert(move_is_ok(move));
1414
1415       if (move == excludedMove)
1416           continue;
1417
1418       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1419       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1420       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1421
1422       // Decide the new search depth
1423       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1424
1425       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1426       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1427       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1428       if (   depth >= 8 * OnePly
1429           && tte
1430           && move == tte->move()
1431           && !excludedMove // Do not allow recursive single-reply search
1432           && ext < OnePly
1433           && is_lower_bound(tte->type())
1434           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1435       {
1436           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1437
1438           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1439           {
1440               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingleReplyMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1441
1442               if (excValue < ttValue - SingleReplyMargin)
1443                   ext = OnePly;
1444           }
1445       }
1446
1447       newDepth = depth - OnePly + ext;
1448
1449       // Update current move
1450       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1451
1452       // Futility pruning
1453       if (   !isCheck
1454           && !dangerous
1455           && !captureOrPromotion
1456           && !move_is_castle(move)
1457           &&  move != ttMove)
1458       {
1459           // Move count based pruning
1460           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1461               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1462               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1463               continue;
1464
1465           // Value based pruning
1466           Depth predictedDepth = newDepth - nonpv_reduction(depth, moveCount); //FIXME: We are ignoring condition: depth >= 3*OnePly, BUG??
1467           futilityValueScaled =  ss[ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1468                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move)) + 45;
1469
1470           if (futilityValueScaled < beta)
1471           {
1472               if (futilityValueScaled > bestValue)
1473                   bestValue = futilityValueScaled;
1474               continue;
1475           }
1476       }
1477
1478       // Make and search the move
1479       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1480
1481       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1482       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1483       bool doFullDepthSearch = true;
1484
1485       if (    depth >= 3*OnePly
1486           && !dangerous
1487           && !captureOrPromotion
1488           && !move_is_castle(move)
1489           && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1490       {
1491           ss[ply].reduction = nonpv_reduction(depth, moveCount);
1492           if (ss[ply].reduction)
1493           {
1494               value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1495               doFullDepthSearch = (value >= beta);
1496           }
1497       }
1498
1499       if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
1500       {
1501           ss[ply].reduction = Depth(0);
1502           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1503       }
1504       pos.undo_move(move);
1505
1506       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1507
1508       // New best move?
1509       if (value > bestValue)
1510       {
1511           bestValue = value;
1512           if (value >= beta)
1513               update_pv(ss, ply);
1514
1515           if (value == value_mate_in(ply + 1))
1516               ss[ply].mateKiller = move;
1517       }
1518
1519       // Split?
1520       if (   TM.active_threads() > 1
1521           && bestValue < beta
1522           && depth >= MinimumSplitDepth
1523           && Iteration <= 99
1524           && TM.available_thread_exists(threadID)
1525           && !AbortSearch
1526           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1527           && TM.split(pos, ss, ply, &beta, &beta, &bestValue, futilityValue, //FIXME: SMP & futilityValue
1528                       depth, &moveCount, &mp, threadID, false))
1529           break;
1530     }
1531
1532     // All legal moves have been searched. A special case: If there were
1533     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1534     if (!moveCount)
1535         return excludedMove ? beta - 1 : (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1536
1537     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1538     // history counters, and killer moves.
1539     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1540         return bestValue;
1541
1542     if (bestValue < beta)
1543         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1544     else
1545     {
1546         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1547         move = ss[ply].pv[ply];
1548         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1549         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1550         {
1551             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1552             update_killers(move, ss[ply]);
1553         }
1554
1555     }
1556
1557     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1558
1559     return bestValue;
1560   }
1561
1562
1563   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1564   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1565   // less than OnePly).
1566
1567   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1568                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1569
1570     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1571     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1572     assert(depth <= 0);
1573     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1574     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1575
1576     EvalInfo ei;
1577     StateInfo st;
1578     Move ttMove, move;
1579     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1580     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1581     const TTEntry* tte = NULL;
1582     int moveCount = 0;
1583     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1584     Value oldAlpha = alpha;
1585
1586     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1587     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1588     init_node(ss, ply, threadID);
1589
1590     // After init_node() that calls poll()
1591     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1592         return Value(0);
1593
1594     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1595         return VALUE_DRAW;
1596
1597     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1598     // pruning, but only for move ordering.
1599     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1600     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1601
1602     if (!pvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1603     {
1604         assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1605
1606         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1607         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1608     }
1609
1610     isCheck = pos.is_check();
1611
1612     // Evaluate the position statically
1613     if (isCheck)
1614         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1615     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1616         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1617     else
1618         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1619
1620     if (!isCheck)
1621     {
1622         ss[ply].eval = staticValue;
1623         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1624     }
1625
1626     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1627     // at least beta.
1628     bestValue = staticValue;
1629
1630     if (bestValue >= beta)
1631     {
1632         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1633         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] == 0)
1634             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1635
1636         return bestValue;
1637     }
1638
1639     if (bestValue > alpha)
1640         alpha = bestValue;
1641
1642     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1643     bool deepChecks = depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8;
1644
1645     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1646     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1647     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1648     // and we are near beta) will be generated.
1649     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1650     CheckInfo ci(pos);
1651     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1652     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.futilityMargin[pos.side_to_move()];
1653
1654     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1655     // occurs.
1656     while (   alpha < beta
1657            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1658     {
1659       assert(move_is_ok(move));
1660
1661       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1662
1663       // Update current move
1664       moveCount++;
1665       ss[ply].currentMove = move;
1666
1667       // Futility pruning
1668       if (   enoughMaterial
1669           && !isCheck
1670           && !pvNode
1671           && !moveIsCheck
1672           &&  move != ttMove
1673           && !move_is_promotion(move)
1674           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1675       {
1676           futilityValue =  futilityBase
1677                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1678                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1679
1680           if (futilityValue < alpha)
1681           {
1682               if (futilityValue > bestValue)
1683                   bestValue = futilityValue;
1684               continue;
1685           }
1686       }
1687
1688       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1689       evasionPrunable =   isCheck
1690                        && bestValue != -VALUE_INFINITE
1691                        && !pos.move_is_capture(move)
1692                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1693                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1694
1695       // Don't search moves with negative SEE values
1696       if (   (!isCheck || evasionPrunable)
1697           && !pvNode
1698           &&  move != ttMove
1699           && !move_is_promotion(move)
1700           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1701           continue;
1702
1703       // Make and search the move
1704       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1705       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1706       pos.undo_move(move);
1707
1708       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1709
1710       // New best move?
1711       if (value > bestValue)
1712       {
1713           bestValue = value;
1714           if (value > alpha)
1715           {
1716               alpha = value;
1717               update_pv(ss, ply);
1718           }
1719        }
1720     }
1721
1722     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1723     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1724     if (!moveCount && pos.is_check()) // Mate!
1725         return value_mated_in(ply);
1726
1727     // Update transposition table
1728     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1729     if (bestValue <= oldAlpha)
1730     {
1731         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1732         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1733         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1734         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1735     }
1736     else if (bestValue >= beta)
1737     {
1738         move = ss[ply].pv[ply];
1739         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1740
1741         // Update killers only for good checking moves
1742         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1743             update_killers(move, ss[ply]);
1744     }
1745     else
1746         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss[ply].pv[ply]);
1747
1748     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1749
1750     return bestValue;
1751   }
1752
1753
1754   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1755   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1756   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1757   // table, done a null move search, and searched the first move before
1758   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1759   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1760   // care of after we return from the split point.
1761
1762   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1763
1764     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1765     assert(TM.active_threads() > 1);
1766
1767     Position pos(*sp->pos);
1768     CheckInfo ci(pos);
1769     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1770     Value value = -VALUE_INFINITE;
1771     Move move;
1772     int moveCount;
1773     bool isCheck = pos.is_check();
1774     bool useFutilityPruning =     sp->depth < 7 * OnePly //FIXME: sync with search
1775                               && !isCheck;
1776
1777     while (    lock_grab_bool(&(sp->lock))
1778            &&  sp->bestValue < sp->beta
1779            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1780            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1781     {
1782       moveCount = ++sp->moves;
1783       lock_release(&(sp->lock));
1784
1785       assert(move_is_ok(move));
1786
1787       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1788       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1789
1790       ss[sp->ply].currentMove = move;
1791
1792       // Decide the new search depth
1793       bool dangerous;
1794       Depth ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1795       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1796
1797       // Prune?
1798       if (    useFutilityPruning
1799           && !dangerous
1800           && !captureOrPromotion)
1801       {
1802           // Move count based pruning
1803           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1804               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
1805               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1806               continue;
1807
1808           // Value based pruning
1809           Value futilityValueScaled = sp->futilityValue - moveCount * 8; //FIXME: sync with search
1810
1811           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1812           {
1813               if (futilityValueScaled > sp->bestValue) // Less then 1% of cases
1814               {
1815                   lock_grab(&(sp->lock));
1816                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1817                       sp->bestValue = futilityValueScaled;
1818                   lock_release(&(sp->lock));
1819               }
1820               continue;
1821           }
1822       }
1823
1824       // Make and search the move.
1825       StateInfo st;
1826       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1827
1828       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1829       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1830       bool doFullDepthSearch = true;
1831
1832       if (   !dangerous
1833           && !captureOrPromotion
1834           && !move_is_castle(move)
1835           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1836       {
1837           ss[sp->ply].reduction = nonpv_reduction(sp->depth, moveCount);
1838           if (ss[sp->ply].reduction)
1839           {
1840               value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1841               doFullDepthSearch = (value >= sp->beta);
1842           }
1843       }
1844
1845       if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
1846       {
1847           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1848           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1849       }
1850       pos.undo_move(move);
1851
1852       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1853
1854       if (TM.thread_should_stop(threadID))
1855       {
1856           lock_grab(&(sp->lock));
1857           break;
1858       }
1859
1860       // New best move?
1861       if (value > sp->bestValue) // Less then 2% of cases
1862       {
1863           lock_grab(&(sp->lock));
1864           if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1865           {
1866               sp->bestValue = value;
1867               if (sp->bestValue >= sp->beta)
1868               {
1869                   sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1870                   sp->stopRequest = true;
1871               }
1872           }
1873           lock_release(&(sp->lock));
1874       }
1875     }
1876
1877     /* Here we have the lock still grabbed */
1878
1879     sp->cpus--;
1880     sp->slaves[threadID] = 0;
1881
1882     lock_release(&(sp->lock));
1883   }
1884
1885
1886   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1887   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1888   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1889   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1890   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1891   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
1892   // after we return from the split point.
1893
1894   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
1895
1896     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1897     assert(TM.active_threads() > 1);
1898
1899     Position pos(*sp->pos);
1900     CheckInfo ci(pos);
1901     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1902     Value value = -VALUE_INFINITE;
1903     int moveCount;
1904     Move move;
1905
1906     while (    lock_grab_bool(&(sp->lock))
1907            &&  sp->alpha < sp->beta
1908            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1909            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1910     {
1911       moveCount = ++sp->moves;
1912       lock_release(&(sp->lock));
1913
1914       assert(move_is_ok(move));
1915
1916       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1917       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1918
1919       ss[sp->ply].currentMove = move;
1920
1921       // Decide the new search depth
1922       bool dangerous;
1923       Depth ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1924       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1925
1926       // Make and search the move.
1927       StateInfo st;
1928       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1929
1930       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1931       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1932       bool doFullDepthSearch = true;
1933
1934       if (   !dangerous
1935           && !captureOrPromotion
1936           && !move_is_castle(move)
1937           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1938       {
1939           ss[sp->ply].reduction = pv_reduction(sp->depth, moveCount);
1940           if (ss[sp->ply].reduction)
1941           {
1942               Value localAlpha = sp->alpha;
1943               value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1944               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1945           }
1946       }
1947
1948       if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
1949       {
1950           Value localAlpha = sp->alpha;
1951           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1952           value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1953
1954           if (value > localAlpha && value < sp->beta)
1955           {
1956               // If another thread has failed high then sp->alpha has been increased
1957               // to be higher or equal then beta, if so, avoid to start a PV search.
1958               localAlpha = sp->alpha;
1959               if (localAlpha < sp->beta)
1960                   value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
1961               else
1962                   assert(TM.thread_should_stop(threadID));
1963         }
1964       }
1965       pos.undo_move(move);
1966
1967       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1968
1969       if (TM.thread_should_stop(threadID))
1970       {
1971           lock_grab(&(sp->lock));
1972           break;
1973       }
1974
1975       // New best move?
1976       if (value > sp->bestValue) // Less then 2% of cases
1977       {
1978           lock_grab(&(sp->lock));
1979           if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1980           {
1981               sp->bestValue = value;
1982               if (value > sp->alpha)
1983               {
1984                   // Ask threads to stop before to modify sp->alpha
1985                   if (value >= sp->beta)
1986                       sp->stopRequest = true;
1987
1988                   sp->alpha = value;
1989
1990                   sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1991                   if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
1992                       ss[sp->ply].mateKiller = move;
1993               }
1994           }
1995           lock_release(&(sp->lock));
1996       }
1997     }
1998
1999     /* Here we have the lock still grabbed */
2000
2001     sp->cpus--;
2002     sp->slaves[threadID] = 0;
2003
2004     lock_release(&(sp->lock));
2005   }
2006
2007
2008   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2009   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the
2010   // search stack object corresponding to the current node. Once every
2011   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2012   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2013
2014   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2015
2016     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2017     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
2018
2019     TM.incrementNodeCounter(threadID);
2020
2021     if (threadID == 0)
2022     {
2023         NodesSincePoll++;
2024         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
2025         {
2026             poll();
2027             NodesSincePoll = 0;
2028         }
2029     }
2030     ss[ply].init(ply);
2031     ss[ply + 2].initKillers();
2032     TM.print_current_line(ss, ply, threadID);
2033   }
2034
2035
2036   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
2037   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
2038   // current node.
2039
2040   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2041
2042     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2043
2044     int p;
2045
2046     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2047
2048     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2049         ss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2050
2051     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2052   }
2053
2054
2055   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
2056   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2057   // the PV at the parent node.
2058
2059   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
2060
2061     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2062
2063     int p;
2064
2065     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2066
2067     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2068         ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2069
2070     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2071   }
2072
2073
2074   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2075   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2076   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
2077   // to be the move that was made to reach the current position, while the
2078   // second move is assumed to be a move from the current position.
2079
2080   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
2081
2082     Square f1, t1, f2, t2;
2083     Piece p;
2084
2085     assert(move_is_ok(m1));
2086     assert(move_is_ok(m2));
2087
2088     if (m2 == MOVE_NONE)
2089         return false;
2090
2091     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
2092     f2 = move_from(m2);
2093     t1 = move_to(m1);
2094     if (f2 == t1)
2095         return true;
2096
2097     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
2098     t2 = move_to(m2);
2099     f1 = move_from(m1);
2100     if (t2 == f1)
2101         return true;
2102
2103     // Case 3: Moving through the vacated square
2104     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
2105         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2106       return true;
2107
2108     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
2109     p = pos.piece_on(t1);
2110     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
2111         return true;
2112
2113     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
2114     if (    piece_is_slider(p)
2115         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
2116         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
2117     {
2118         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
2119         // move is the opposite of the checking piece.
2120         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
2121         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
2122
2123         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
2124             return true;
2125     }
2126     return false;
2127   }
2128
2129
2130   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2131   // eventually compensated for the ply.
2132
2133   bool value_is_mate(Value value) {
2134
2135     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2136
2137     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2138           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2139   }
2140
2141
2142   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2143   // killer moves of that ply.
2144
2145   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2146
2147       const Move* k = ss.killers;
2148       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2149           if (*k == m)
2150               return true;
2151
2152       return false;
2153   }
2154
2155
2156   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2157   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
2158   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2159   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2160   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2161   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2162
2163   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool captureOrPromotion,
2164                   bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2165
2166     assert(m != MOVE_NONE);
2167
2168     Depth result = Depth(0);
2169     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
2170
2171     if (*dangerous)
2172     {
2173         if (moveIsCheck)
2174             result += CheckExtension[pvNode];
2175
2176         if (singleEvasion)
2177             result += SingleEvasionExtension[pvNode];
2178
2179         if (mateThreat)
2180             result += MateThreatExtension[pvNode];
2181     }
2182
2183     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2184     {
2185         Color c = pos.side_to_move();
2186         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2187         {
2188             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2189             *dangerous = true;
2190         }
2191         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2192         {
2193             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2194             *dangerous = true;
2195         }
2196     }
2197
2198     if (   captureOrPromotion
2199         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2200         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2201             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2202         && !move_is_promotion(m)
2203         && !move_is_ep(m))
2204     {
2205         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2206         *dangerous = true;
2207     }
2208
2209     if (   pvNode
2210         && captureOrPromotion
2211         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2212         && pos.see_sign(m) >= 0)
2213     {
2214         result += OnePly/2;
2215         *dangerous = true;
2216     }
2217
2218     return Min(result, OnePly);
2219   }
2220
2221
2222   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2223   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
2224   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2225   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
2226   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
2227   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2228   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2229
2230   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2231
2232     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2233   }
2234
2235
2236   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
2237   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2238   // candidates for pruning.
2239
2240   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2241
2242     assert(move_is_ok(m));
2243     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2244     assert(!pos.move_is_check(m));
2245     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2246     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2247
2248     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2249
2250     // Prune if there isn't any threat move
2251     if (threat == MOVE_NONE)
2252         return true;
2253
2254     mfrom = move_from(m);
2255     mto = move_to(m);
2256     tfrom = move_from(threat);
2257     tto = move_to(threat);
2258
2259     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2260     if (mfrom == tto)
2261         return false;
2262
2263     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2264     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2265     if (   pos.move_is_capture(threat)
2266         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2267             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2268         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2269         return false;
2270
2271     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2272     // prune safe moves which block its ray.
2273     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2274         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2275         && pos.see_sign(m) >= 0)
2276         return false;
2277
2278     return true;
2279   }
2280
2281
2282   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2283   // can be used at a given point in search.
2284
2285   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2286
2287     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2288
2289     return   (   tte->depth() >= depth
2290               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2291               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2292
2293           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2294               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2295   }
2296
2297
2298   // refine_eval() returns the transposition table score if
2299   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2300
2301   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2302
2303       if (!tte)
2304           return defaultEval;
2305
2306       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2307
2308       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2309           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2310           return v;
2311
2312       return defaultEval;
2313   }
2314
2315
2316   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2317   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2318
2319   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2320                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2321
2322     Move m;
2323
2324     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2325
2326     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2327     {
2328         m = movesSearched[i];
2329
2330         assert(m != move);
2331
2332         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2333             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2334     }
2335   }
2336
2337
2338   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2339   // among the killer moves of that ply.
2340
2341   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2342
2343     if (m == ss.killers[0])
2344         return;
2345
2346     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2347         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2348
2349     ss.killers[0] = m;
2350   }
2351
2352
2353   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2354   // the static position evaluation before and after the move.
2355
2356   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2357
2358     if (   m != MOVE_NULL
2359         && before != VALUE_NONE
2360         && after != VALUE_NONE
2361         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2362         && !move_is_castle(m)
2363         && !move_is_promotion(m))
2364         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2365   }
2366
2367
2368   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2369   // since the beginning of the current search.
2370
2371   int current_search_time() {
2372
2373     return get_system_time() - SearchStartTime;
2374   }
2375
2376
2377   // nps() computes the current nodes/second count.
2378
2379   int nps() {
2380
2381     int t = current_search_time();
2382     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2383   }
2384
2385
2386   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2387   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2388   // search.
2389
2390   void poll() {
2391
2392     static int lastInfoTime;
2393     int t = current_search_time();
2394
2395     //  Poll for input
2396     if (Bioskey())
2397     {
2398         // We are line oriented, don't read single chars
2399         std::string command;
2400
2401         if (!std::getline(std::cin, command))
2402             command = "quit";
2403
2404         if (command == "quit")
2405         {
2406             AbortSearch = true;
2407             PonderSearch = false;
2408             Quit = true;
2409             return;
2410         }
2411         else if (command == "stop")
2412         {
2413             AbortSearch = true;
2414             PonderSearch = false;
2415         }
2416         else if (command == "ponderhit")
2417             ponderhit();
2418     }
2419
2420     // Print search information
2421     if (t < 1000)
2422         lastInfoTime = 0;
2423
2424     else if (lastInfoTime > t)
2425         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2426         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2427         lastInfoTime = 0;
2428
2429     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2430     {
2431         lastInfoTime = t;
2432         lock_grab(&TM.IOLock);
2433
2434         if (dbg_show_mean)
2435             dbg_print_mean();
2436
2437         if (dbg_show_hit_rate)
2438             dbg_print_hit_rate();
2439
2440         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2441              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2442
2443         lock_release(&TM.IOLock);
2444
2445         if (ShowCurrentLine)
2446             TM.threads[0].printCurrentLineRequest = true;
2447     }
2448
2449     // Should we stop the search?
2450     if (PonderSearch)
2451         return;
2452
2453     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2454                            && !AspirationFailLow
2455                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2456
2457     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2458                      || stillAtFirstMove;
2459
2460     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2461         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2462         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2463         AbortSearch = true;
2464   }
2465
2466
2467   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2468   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2469   // it correctly predicted the opponent's move.
2470
2471   void ponderhit() {
2472
2473     int t = current_search_time();
2474     PonderSearch = false;
2475
2476     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2477                            && !AspirationFailLow
2478                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2479
2480     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2481                      || stillAtFirstMove;
2482
2483     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2484         AbortSearch = true;
2485   }
2486
2487
2488   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2489
2490   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2491
2492     for (int i = 0; i < 3; i++)
2493     {
2494         ss[i].init(i);
2495         ss[i].initKillers();
2496     }
2497   }
2498
2499
2500   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2501   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2502   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2503   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2504   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2505   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2506
2507   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2508
2509     std::string command;
2510
2511     while (true)
2512     {
2513         if (!std::getline(std::cin, command))
2514             command = "quit";
2515
2516         if (command == "quit")
2517         {
2518             Quit = true;
2519             break;
2520         }
2521         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2522             break;
2523     }
2524   }
2525
2526
2527   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2528   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2529   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2530   // threads and one for Windows threads.
2531
2532 #if !defined(_MSC_VER)
2533
2534   void* init_thread(void *threadID) {
2535
2536     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2537     return NULL;
2538   }
2539
2540 #else
2541
2542   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2543
2544     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2545     return NULL;
2546   }
2547
2548 #endif
2549
2550
2551   /// The ThreadsManager class
2552
2553   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2554   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2555   // counters used to sort the moves at root.
2556
2557   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2558
2559     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2560         threads[i].nodes = 0ULL;
2561   }
2562
2563   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2564
2565     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2566         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2567   }
2568
2569   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2570
2571     int64_t result = 0ULL;
2572     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2573         result += threads[i].nodes;
2574
2575     return result;
2576   }
2577
2578   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2579
2580     our = their = 0UL;
2581     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2582     {
2583         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2584         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2585     }
2586   }
2587
2588
2589   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2590   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2591   // object for which the current thread is the master.
2592
2593   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp) {
2594
2595     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2596
2597     while (true)
2598     {
2599         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2600         // master should exit as last one.
2601         if (AllThreadsShouldExit && !waitSp)
2602         {
2603             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2604             return;
2605         }
2606
2607         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2608         // instead of wasting CPU time polling for work.
2609         while (    threadID != 0
2610                && !AllThreadsShouldExit
2611                && (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads))
2612         {
2613             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2614
2615 #if !defined(_MSC_VER)
2616             pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2617             pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2618             pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2619 #else
2620             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2621 #endif
2622             // State is already changed by wake_sleeping_threads()
2623             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE || threadID >= ActiveThreads);
2624         }
2625
2626         // If this thread has been assigned work, launch a search
2627         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2628         {
2629             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2630
2631             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2632                 sp_search_pv(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2633             else
2634                 sp_search(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2635
2636             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2637
2638             // If this is a slave thread reset to available, instead
2639             // if it is a master thread and all slaves have finished
2640             // then leave as is to avoid booking by another master,
2641             // we will leave idle loop shortly anyhow.
2642             if (   !AllThreadsShouldExit
2643                 && (!waitSp || waitSp->cpus > 0))
2644                 threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2645         }
2646
2647         // If this thread is the master of a split point and all threads have
2648         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2649         if (waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2650         {
2651             assert(   threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE
2652                    || threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2653
2654             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2655             return;
2656         }
2657     }
2658   }
2659
2660
2661   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2662   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2663   // objects.
2664
2665   void ThreadsManager::init_threads() {
2666
2667     volatile int i;
2668     bool ok;
2669
2670 #if !defined(_MSC_VER)
2671     pthread_t pthread[1];
2672 #endif
2673
2674     // Initialize global locks
2675     lock_init(&MPLock, NULL);
2676     lock_init(&IOLock, NULL);
2677
2678     // Initialize SplitPointStack locks
2679     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2680         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2681         {
2682             SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2683             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2684         }
2685
2686 #if !defined(_MSC_VER)
2687     pthread_mutex_init(&WaitLock, NULL);
2688     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2689 #else
2690     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2691         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2692 #endif
2693
2694     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2695     AllThreadsShouldExit = false;
2696
2697     // Threads will be put to sleep as soon as created
2698     AllThreadsShouldSleep = true;
2699
2700     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2701     ActiveThreads = 1;
2702     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2703     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2704         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2705
2706     // Launch the helper threads
2707     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2708     {
2709
2710 #if !defined(_MSC_VER)
2711         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2712 #else
2713         DWORD iID[1];
2714         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, iID) != NULL);
2715 #endif
2716
2717         if (!ok)
2718         {
2719             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2720             Application::exit_with_failure();
2721         }
2722
2723         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2724         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING);
2725     }
2726   }
2727
2728
2729   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2730   // helper threads exit cleanly.
2731
2732   void ThreadsManager::exit_threads() {
2733
2734     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2735     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2736     wake_sleeping_threads();
2737
2738     // This makes the threads to exit idle_loop()
2739     AllThreadsShouldExit = true;
2740
2741     // Wait for thread termination
2742     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2743         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED);
2744
2745     // Now we can safely destroy the locks
2746     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2747         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2748             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2749   }
2750
2751
2752   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2753   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2754   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2755
2756   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2757
2758     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2759
2760     SplitPoint* sp;
2761
2762     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent);
2763     return sp != NULL;
2764   }
2765
2766
2767   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2768   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2769   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2770   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2771   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2772   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2773   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2774
2775   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2776
2777     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2778     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2779     assert(ActiveThreads > 1);
2780
2781     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2782         return false;
2783
2784     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2785     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2786
2787     if (localActiveSplitPoints == 0)
2788         // No active split points means that the thread is available as
2789         // a slave for any other thread.
2790         return true;
2791
2792     if (ActiveThreads == 2)
2793         return true;
2794
2795     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2796     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2797     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2798     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2799         return true;
2800
2801     return false;
2802   }
2803
2804
2805   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2806   // a slave for the thread with threadID "master".
2807
2808   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2809
2810     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2811     assert(ActiveThreads > 1);
2812
2813     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2814         if (thread_is_available(i, master))
2815             return true;
2816
2817     return false;
2818   }
2819
2820
2821   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2822   // several threads at PV nodes. If it does not succeed in splitting the
2823   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2824   // split point objects), the function immediately returns false. If
2825   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2826   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2827   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2828   // helper threads that they have been assigned work. This will cause them
2829   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv(). When all
2830   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2831   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2832
2833   bool ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
2834              Value* alpha, Value* beta, Value* bestValue, const Value futilityValue,
2835              Depth depth, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2836
2837     assert(p.is_ok());
2838     assert(sstck != NULL);
2839     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2840     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE && *bestValue <= *alpha);
2841     assert(!pvNode || *alpha < *beta);
2842     assert(*beta <= VALUE_INFINITE);
2843     assert(depth > Depth(0));
2844     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2845     assert(ActiveThreads > 1);
2846
2847     SplitPoint* splitPoint;
2848
2849     lock_grab(&MPLock);
2850
2851     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2852     // active split points, don't split.
2853     if (   !available_thread_exists(master)
2854         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2855     {
2856         lock_release(&MPLock);
2857         return false;
2858     }
2859
2860     // Pick the next available split point object from the split point stack
2861     splitPoint = SplitPointStack[master] + threads[master].activeSplitPoints;
2862     threads[master].activeSplitPoints++;
2863
2864     // Initialize the split point object
2865     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2866     splitPoint->stopRequest = false;
2867     splitPoint->ply = ply;
2868     splitPoint->depth = depth;
2869     splitPoint->alpha = pvNode ? *alpha : (*beta - 1);
2870     splitPoint->beta = *beta;
2871     splitPoint->pvNode = pvNode;
2872     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2873     splitPoint->futilityValue = futilityValue;
2874     splitPoint->master = master;
2875     splitPoint->mp = mp;
2876     splitPoint->moves = *moves;
2877     splitPoint->cpus = 1;
2878     splitPoint->pos = &p;
2879     splitPoint->parentSstack = sstck;
2880     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2881         splitPoint->slaves[i] = 0;
2882
2883     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2884
2885     // If we are here it means we are not available
2886     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2887
2888     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2889     for (int i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2890         if (thread_is_available(i, master))
2891         {
2892             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2893             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2894             splitPoint->slaves[i] = 1;
2895             splitPoint->cpus++;
2896         }
2897
2898     assert(splitPoint->cpus > 1);
2899
2900     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2901     lock_release(&MPLock);
2902
2903     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2904     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2905     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2906         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2907         {
2908             memcpy(splitPoint->sstack[i] + ply - 1, sstck + ply - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2909
2910             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2911
2912             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2913         }
2914
2915     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2916     // which it will instantly launch a search, because its state is
2917     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2918     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2919     // loop when all threads have finished their work at this split point
2920     // (i.e. when splitPoint->cpus == 0).
2921     idle_loop(master, splitPoint);
2922
2923     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2924     // finished. Update alpha, beta and bestValue, and return.
2925     lock_grab(&MPLock);
2926
2927     if (pvNode)
2928         *alpha = splitPoint->alpha;
2929
2930     *beta = splitPoint->beta;
2931     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2932     threads[master].activeSplitPoints--;
2933     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2934
2935     lock_release(&MPLock);
2936     return true;
2937   }
2938
2939
2940   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2941   // to start a new search from the root.
2942
2943   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2944
2945     assert(AllThreadsShouldSleep);
2946     assert(ActiveThreads > 0);
2947
2948     AllThreadsShouldSleep = false;
2949
2950     if (ActiveThreads == 1)
2951         return;
2952
2953     for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
2954     {
2955         assert(threads[i].state == THREAD_SLEEPING);
2956
2957         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2958     }
2959
2960 #if !defined(_MSC_VER)
2961     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2962     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2963     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2964 #else
2965     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2966         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2967 #endif
2968
2969   }
2970
2971
2972   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2973   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2974   // finished the job and should be idle.
2975
2976   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2977
2978     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2979
2980     // This makes the threads to go to sleep
2981     AllThreadsShouldSleep = true;
2982
2983     // Wait for the threads to be all sleeping and reset flags
2984     // to a known state.
2985     for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
2986     {
2987         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING);
2988
2989         // This flag can be in a random state
2990         threads[i].printCurrentLineRequest = false;
2991     }
2992   }
2993
2994   // print_current_line() prints _once_ the current line of search for a
2995   // given thread and then setup the print request for the next thread.
2996   // Called when the UCI option UCI_ShowCurrLine is 'true'.
2997
2998   void ThreadsManager::print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2999
3000     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
3001     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
3002
3003     if (!threads[threadID].printCurrentLineRequest)
3004         return;
3005
3006     // One shot only
3007     threads[threadID].printCurrentLineRequest = false;
3008
3009     if (threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING)
3010     {
3011         lock_grab(&IOLock);
3012         cout << "info currline " << (threadID + 1);
3013         for (int p = 0; p < ply; p++)
3014             cout << " " << ss[p].currentMove;
3015
3016         cout << endl;
3017         lock_release(&IOLock);
3018     }
3019
3020     // Setup print request for the next thread ID
3021     if (threadID + 1 < ActiveThreads)
3022         threads[threadID + 1].printCurrentLineRequest = true;
3023   }
3024
3025
3026   /// The RootMoveList class
3027
3028   // RootMoveList c'tor
3029
3030   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
3031
3032     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
3033     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
3034     StateInfo st;
3035     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
3036
3037     // Generate all legal moves
3038     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
3039
3040     // Add each move to the moves[] array
3041     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
3042     {
3043         bool includeMove = includeAllMoves;
3044
3045         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
3046             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
3047
3048         if (!includeMove)
3049             continue;
3050
3051         // Find a quick score for the move
3052         init_ss_array(ss);
3053         pos.do_move(cur->move, st);
3054         moves[count].move = cur->move;
3055         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
3056         moves[count].pv[0] = cur->move;
3057         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
3058         pos.undo_move(cur->move);
3059         count++;
3060     }
3061     sort();
3062   }
3063
3064
3065   // RootMoveList simple methods definitions
3066
3067   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
3068
3069     moves[moveNum].nodes = nodes;
3070     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
3071   }
3072
3073   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
3074
3075     moves[moveNum].ourBeta = our;
3076     moves[moveNum].theirBeta = their;
3077   }
3078
3079   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
3080
3081     int j;
3082
3083     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
3084         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
3085
3086     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
3087   }
3088
3089
3090   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
3091   // iteration.
3092
3093   void RootMoveList::sort() {
3094
3095     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
3096   }
3097
3098
3099   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
3100   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
3101   // correctly in MultiPV mode.
3102
3103   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
3104
3105     int i,j;
3106
3107     for (i = 1; i <= n; i++)
3108     {
3109         RootMove rm = moves[i];
3110         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
3111             moves[j] = moves[j - 1];
3112
3113         moves[j] = rm;
3114     }
3115   }
3116
3117 } // namspace