]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Remove obsolete code snippet from root_search
[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
76     void resetNodeCounters();
77     void resetBetaCounters();
78     int64_t nodes_searched() const;
79     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
80     bool available_thread_exists(int master) const;
81     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
82     bool thread_should_stop(int threadID) const;
83     void wake_sleeping_threads();
84     void put_threads_to_sleep();
85     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp);
86     bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
87                Depth depth, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode);
88
89   private:
90     friend void poll(SearchStack ss[], int ply);
91
92     int ActiveThreads;
93     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
94     Thread threads[MAX_THREADS];
95     SplitPoint SplitPointStack[MAX_THREADS][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
96
97     Lock MPLock, WaitLock;
98
99 #if !defined(_MSC_VER)
100     pthread_cond_t WaitCond;
101 #else
102     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
103 #endif
104
105   };
106
107
108   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
109   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
110   // in the case of moves which fail low).
111
112   struct RootMove {
113
114     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
115
116     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
117     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
118     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
119     // have equal score but m1 has the higher node count.
120     bool operator<(const RootMove& m) const {
121
122         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
123     }
124
125     Move move;
126     Value score;
127     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
128     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
129   };
130
131
132   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
133   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
134
135   class RootMoveList {
136
137   public:
138     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
139
140     int move_count() const { return count; }
141     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
142     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
143     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
144     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
145     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
146
147     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
148     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
149     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
150     void sort();
151     void sort_multipv(int n);
152
153   private:
154     static const int MaxRootMoves = 500;
155     RootMove moves[MaxRootMoves];
156     int count;
157   };
158
159
160   /// Adjustments
161
162   // Step 6. Razoring
163
164   // Maximum depth for razoring
165   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
166
167   // Dynamic razoring margin based on depth
168   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
169
170   // Step 8. Null move search with verification search
171
172   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
173   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
174   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
175
176   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
177   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
178
179   // Step 9. Internal iterative deepening
180
181   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
182   const Depth IIDDepthAtPVNodes = 5 * OnePly;
183   const Depth IIDDepthAtNonPVNodes = 8 * OnePly;
184
185   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
186   // when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
187   const Value IIDMargin = Value(0x100);
188
189   // Step 11. Decide the new search depth
190
191   // Extensions. Configurable UCI options
192   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
193   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
194   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
195
196   // Minimum depth for use of singular extension
197   const Depth SingularExtensionDepthAtPVNodes = 6 * OnePly;
198   const Depth SingularExtensionDepthAtNonPVNodes = 8 * OnePly;
199
200   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
201   // remaining ones we will extend it.
202   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
203
204   // Step 12. Futility pruning
205
206   // Futility margin for quiescence search
207   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
208
209   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
210   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
211   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
212
213   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 0)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
214   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
215
216   // Step 14. Reduced search
217
218   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
219   int8_t    PVReductionMatrix[64][64]; // [depth][moveNumber]
220   int8_t NonPVReductionMatrix[64][64]; // [depth][moveNumber]
221
222   inline Depth    pv_reduction(Depth d, int mn) { return (Depth)    PVReductionMatrix[Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
223   inline Depth nonpv_reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) NonPVReductionMatrix[Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
224
225   // Common adjustments
226
227   // Search depth at iteration 1
228   const Depth InitialDepth = OnePly;
229
230   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
231   // better than the second best move.
232   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
233
234   // Last seconds noise filtering (LSN)
235   const bool UseLSNFiltering = true;
236   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
237   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
238   bool loseOnTime = false;
239
240
241   /// Global variables
242
243   // Iteration counter
244   int Iteration;
245
246   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
247   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
248   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
249
250   // Search window management
251   int AspirationDelta;
252
253   // MultiPV mode
254   int MultiPV;
255
256   // Time managment variables
257   int RootMoveNumber, SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth;
258   int MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
259   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
260   bool AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
261
262   // Show current line?
263   bool ShowCurrentLine;
264
265   // Log file
266   bool UseLogFile;
267   std::ofstream LogFile;
268
269   // Multi-threads related variables
270   Depth MinimumSplitDepth;
271   int MaxThreadsPerSplitPoint;
272   ThreadsManager TM;
273
274   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
275   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
276   int NodesSincePoll;
277   int NodesBetweenPolls = 30000;
278
279   // History table
280   History H;
281
282   /// Local functions
283
284   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
285   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value& oldAlpha, Value& beta);
286   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
287   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove = MOVE_NONE);
288   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
289   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
290   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
291   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
292   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
293   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
294   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
295   bool value_is_mate(Value value);
296   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
297   Depth extension(const Position&, Move, bool, bool, bool, bool, bool, bool*);
298   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
299   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
300   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
301   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
302   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
303   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
304   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
305
306   int current_search_time();
307   int nps();
308   void poll(SearchStack ss[], int ply);
309   void ponderhit();
310   void wait_for_stop_or_ponderhit();
311   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
312   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value);
313
314 #if !defined(_MSC_VER)
315   void *init_thread(void *threadID);
316 #else
317   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
318 #endif
319
320 }
321
322
323 ////
324 //// Functions
325 ////
326
327 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
328 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
329
330 void init_threads() { TM.init_threads(); }
331 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
332 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
333
334
335 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
336 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
337
338 int perft(Position& pos, Depth depth)
339 {
340     StateInfo st;
341     Move move;
342     int sum = 0;
343     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
344
345     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
346     // the moves, just to count them.
347     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
348     {
349         while (mp.get_next_move()) sum++;
350         return sum;
351     }
352
353     // Loop through all legal moves
354     CheckInfo ci(pos);
355     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
356     {
357         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
358         sum += perft(pos, depth - OnePly);
359         pos.undo_move(move);
360     }
361     return sum;
362 }
363
364
365 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
366 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
367 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
368 /// when a quit command is received during the search.
369
370 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
371            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
372            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
373
374   // Initialize global search variables
375   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
376   NodesSincePoll = 0;
377   TM.resetNodeCounters();
378   SearchStartTime = get_system_time();
379   ExactMaxTime = maxTime;
380   MaxDepth = maxDepth;
381   MaxNodes = maxNodes;
382   InfiniteSearch = infinite;
383   PonderSearch = ponder;
384   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
385
386   // Look for a book move, only during games, not tests
387   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
388   {
389       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
390           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
391
392       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
393       if (bookMove != MOVE_NONE)
394       {
395           if (PonderSearch)
396               wait_for_stop_or_ponderhit();
397
398           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
399           return true;
400       }
401   }
402
403   // Reset loseOnTime flag at the beginning of a new game
404   if (button_was_pressed("New Game"))
405       loseOnTime = false;
406
407   // Read UCI option values
408   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
409   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
410       TT.clear();
411
412   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
413   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
414   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
415   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
416   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
417   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
418   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
419   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
420   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
421   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
422   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
423   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
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   ShowCurrentLine         = get_option_value_bool("UCI_ShowCurrLine");
428   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
429   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
430   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
431
432   if (UseLogFile)
433       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
434
435   read_weights(pos.side_to_move());
436
437   // Set the number of active threads
438   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
439   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
440   {
441       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
442       init_eval(TM.active_threads());
443       // HACK: init_eval() destroys the static castleRightsMask[] array in the
444       // Position class. The below line repairs the damage.
445       Position p(pos.to_fen());
446       assert(pos.is_ok());
447   }
448
449   // Wake up sleeping threads
450   TM.wake_sleeping_threads();
451
452   // Set thinking time
453   int myTime = time[side_to_move];
454   int myIncrement = increment[side_to_move];
455   if (UseTimeManagement)
456   {
457       if (!movesToGo) // Sudden death time control
458       {
459           if (myIncrement)
460           {
461               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
462               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
463           }
464           else // Blitz game without increment
465           {
466               MaxSearchTime = myTime / 30;
467               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
468           }
469       }
470       else // (x moves) / (y minutes)
471       {
472           if (movesToGo == 1)
473           {
474               MaxSearchTime = myTime / 2;
475               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
476           }
477           else
478           {
479               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
480               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
481           }
482       }
483
484       if (get_option_value_bool("Ponder"))
485       {
486           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
487           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
488       }
489   }
490
491   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
492   // heavy time pressure.
493   if (MaxNodes)
494       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
495   else if (myTime && myTime < 1000)
496       NodesBetweenPolls = 1000;
497   else if (myTime && myTime < 5000)
498       NodesBetweenPolls = 5000;
499   else
500       NodesBetweenPolls = 30000;
501
502   // Write search information to log file
503   if (UseLogFile)
504       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
505               << "infinite: "  << infinite
506               << " ponder: "   << ponder
507               << " time: "     << myTime
508               << " increment: " << myIncrement
509               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
510
511   // LSN filtering. Used only for developing purposes, disabled by default
512   if (   UseLSNFiltering
513       && loseOnTime)
514   {
515       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
516        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
517            /* wait here */;
518   }
519
520   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
521   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
522
523   if (UseLSNFiltering)
524   {
525       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
526       // decide to lose on time.
527       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
528           && myTime < LSNTime
529           && myIncrement == 0
530           && movesToGo == 0
531           && v < -LSNValue)
532       {
533           loseOnTime = true;
534       }
535       else if (loseOnTime)
536       {
537           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
538           loseOnTime = false;
539       }
540   }
541
542   if (UseLogFile)
543       LogFile.close();
544
545   TM.put_threads_to_sleep();
546
547   return !Quit;
548 }
549
550
551 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
552
553 void init_search() {
554
555   // Init our reduction lookup tables
556   for (int i = 1; i < 64; i++) // i == depth (OnePly = 1)
557       for (int j = 1; j < 64; j++) // j == moveNumber
558       {
559           double    pvRed = 0.5 + log(double(i)) * log(double(j)) / 6.0;
560           double nonPVRed = 0.5 + log(double(i)) * log(double(j)) / 3.0;
561           PVReductionMatrix[i][j]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
562           NonPVReductionMatrix[i][j] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
563       }
564
565   // Init futility margins array
566   for (int i = 0; i < 16; i++) // i == depth (OnePly = 2)
567       for (int j = 0; j < 64; j++) // j == moveNumber
568       {
569           // FIXME: test using log instead of BSR
570           FutilityMarginsMatrix[i][j] = (i < 2 ? 0 : 112 * bitScanReverse32(i * i / 2)) - 8 * j;
571       }
572
573   // Init futility move count array
574   for (int i = 0; i < 32; i++) // i == depth (OnePly = 2)
575       FutilityMoveCountArray[i] = 3 + (1 << (3 * i / 8));
576 }
577
578
579 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
580 // new search from the root.
581 void SearchStack::init(int ply) {
582
583   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
584   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
585   reduction = Depth(0);
586   eval = VALUE_NONE;
587 }
588
589 void SearchStack::initKillers() {
590
591   mateKiller = MOVE_NONE;
592   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
593       killers[i] = MOVE_NONE;
594 }
595
596 namespace {
597
598   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
599   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
600   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
601   // reached.
602
603   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
604
605     Position p(pos);
606     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
607     Move EasyMove = MOVE_NONE;
608     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
609
610     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
611     RootMoveList rml(p, searchMoves);
612
613     // Handle special case of searching on a mate/stale position
614     if (rml.move_count() == 0)
615     {
616         if (PonderSearch)
617             wait_for_stop_or_ponderhit();
618
619         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
620     }
621
622     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
623     // so to output information also for iteration 1.
624     cout << "info depth " << 1
625          << "\ninfo depth " << 1
626          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
627          << " time " << current_search_time()
628          << " nodes " << TM.nodes_searched()
629          << " nps " << nps()
630          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
631
632     // Initialize
633     TT.new_search();
634     H.clear();
635     init_ss_array(ss);
636     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
637     Iteration = 1;
638
639     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
640     if (   rml.move_count() == 1
641         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
642         EasyMove = rml.get_move(0);
643
644     // Iterative deepening loop
645     while (Iteration < PLY_MAX)
646     {
647         // Initialize iteration
648         Iteration++;
649         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
650         if (Iteration <= 5)
651             ExtraSearchTime = 0;
652
653         cout << "info depth " << Iteration << endl;
654
655         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
656         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
657         {
658             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
659             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
660
661             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
662             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
663
664             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
665             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
666         }
667
668         // Search to the current depth, rml is updated and sorted
669         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 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 others
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                     StopOnPonderhit = true;
726                 else
727                     break;
728             }
729         }
730
731         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
732             break;
733     }
734
735     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
736     // best move before we are told to do so.
737     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
738         wait_for_stop_or_ponderhit();
739     else
740         // Print final search statistics
741         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
742              << " nps " << nps()
743              << " time " << current_search_time()
744              << " hashfull " << TT.full() << endl;
745
746     // Print the best move and the ponder move to the standard output
747     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
748     {
749         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
750         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
751     }
752
753     assert(ss[0].pv[0] != MOVE_NONE);
754
755     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
756
757     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
758         cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
759
760     cout << endl;
761
762     if (UseLogFile)
763     {
764         if (dbg_show_mean)
765             dbg_print_mean(LogFile);
766
767         if (dbg_show_hit_rate)
768             dbg_print_hit_rate(LogFile);
769
770         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
771                 << "\nNodes/second: " << nps()
772                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]);
773
774         StateInfo st;
775         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
776         LogFile << "\nPonder move: "
777                 << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
778                 << endl;
779     }
780     return rml.get_move_score(0);
781   }
782
783
784   // root_search() is the function which searches the root node. It is
785   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
786   // scheme, prints some information to the standard output and handles
787   // the fail low/high loops.
788
789   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value& oldAlpha, Value& beta) {
790
791     EvalInfo ei;
792     StateInfo st;
793     int64_t nodes;
794     Move move;
795     Depth depth, ext, newDepth;
796     Value value, alpha;
797     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
798     int researchCount = 0;
799     CheckInfo ci(pos);
800     alpha = oldAlpha;
801     isCheck = pos.is_check();
802
803     // Evaluate the position statically
804     ss[0].eval = !isCheck ? evaluate(pos, ei, 0) : VALUE_NONE;
805
806     while (1) // Fail low loop
807     {
808         // Sort the moves before to (re)search
809         rml.sort();
810
811         // Loop through all the moves in the root move list
812         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
813         {
814             // This is used by time management and starts from 1
815             RootMoveNumber = i + 1;
816
817             // Save the current node count before the move is searched
818             nodes = TM.nodes_searched();
819
820             // Reset beta cut-off counters
821             TM.resetBetaCounters();
822
823             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
824             // the standard output.
825             move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
826
827             if (current_search_time() >= 1000)
828                 cout << "info currmove " << move
829                      << " currmovenumber " << RootMoveNumber << endl;
830
831             // Decide search depth for this move
832             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
833             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
834             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
835             ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
836             newDepth = depth + ext;
837
838             // Reset value before the search
839             value = - VALUE_INFINITE;
840
841             while (1) // Fail high loop
842             {
843                 // Make the move, and search it
844                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
845
846                 if (i < MultiPV || value > alpha)
847                 {
848                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
849                     if (MultiPV > 1)
850                         alpha = -VALUE_INFINITE;
851
852                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
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, i - MultiPV + 2);
867                         if (ss[0].reduction)
868                         {
869                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
870                             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[0].reduction, 1, true, 0);
871                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
872                         }
873                     }
874
875                     if (doFullDepthSearch)
876                     {
877                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
878                         ss[0].reduction = Depth(0);
879                         value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
880
881                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
882                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
883                         if (value > alpha)
884                             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
885                     }
886                 }
887
888                 pos.undo_move(move);
889
890                 // Can we exit fail high loop ?
891                 if (AbortSearch || value < beta)
892                     break;
893
894                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
895                 // the score before research in case we run out of time while researching.
896                 rml.set_move_score(i, value);
897                 update_pv(ss, 0);
898                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
899                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
900
901                 // Print information to the standard output
902                 print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
903
904                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
905                 researchCount++;
906                 beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCount), VALUE_INFINITE);
907
908             } // End of fail high loop
909
910             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
911             // was aborted because the user interrupted the search or because we
912             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
913             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
914             // move and/or PV.
915             if (AbortSearch)
916                 break;
917
918             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
919             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
920             int64_t our, their;
921             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
922             rml.set_beta_counters(i, our, their);
923             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
924
925             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
926
927             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
928                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
929             else
930             {
931                 // PV move or new best move!
932
933                 // Update PV
934                 rml.set_move_score(i, value);
935                 update_pv(ss, 0);
936                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
937                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
938
939                 if (MultiPV == 1)
940                 {
941                     // We record how often the best move has been changed in each
942                     // iteration. This information is used for time managment: When
943                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
944                     if (i > 0)
945                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
946
947                     // Print information to the standard output
948                     print_pv_info(pos, ss, alpha, beta, value);
949
950                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound, note
951                     // that we can end up with alpha >= beta and so get a fail high.
952                     if (value > alpha)
953                         alpha = value;
954                 }
955                 else // MultiPV > 1
956                 {
957                     rml.sort_multipv(i);
958                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
959                     {
960                         cout << "info multipv " << j + 1
961                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
962                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
963                              << " time " << current_search_time()
964                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
965                              << " nps " << nps()
966                              << " pv ";
967
968                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
969                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
970
971                         cout << endl;
972                     }
973                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
974                 }
975             } // PV move or new best move
976
977             assert(alpha >= oldAlpha);
978
979             AspirationFailLow = (alpha == oldAlpha);
980
981             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
982                 StopOnPonderhit = false;
983         }
984
985         // Can we exit fail low loop ?
986         if (AbortSearch || alpha > oldAlpha)
987             break;
988
989         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
990         researchCount++;
991         alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCount), -VALUE_INFINITE);
992         oldAlpha = alpha;
993
994     } // Fail low loop
995
996     // Sort the moves before to return
997     rml.sort();
998
999     return alpha;
1000   }
1001
1002
1003   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1004
1005   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1006                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1007
1008     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1009     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1010     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1011     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1012
1013     Move movesSearched[256];
1014     EvalInfo ei;
1015     StateInfo st;
1016     const TTEntry* tte;
1017     Move ttMove, move;
1018     Depth ext, newDepth;
1019     Value bestValue, value, oldAlpha;
1020     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1021     bool mateThreat = false;
1022     int moveCount = 0;
1023     bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1024
1025     if (depth < OnePly)
1026         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1027
1028     // Step 1. Initialize node and poll
1029     // Polling can abort search.
1030     init_node(ss, ply, threadID);
1031
1032     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1033     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1034         return Value(0);
1035
1036     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1037         return VALUE_DRAW;
1038
1039     // Step 3. Mate distance pruning
1040     oldAlpha = alpha;
1041     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1042     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1043     if (alpha >= beta)
1044         return alpha;
1045
1046     // Step 4. Transposition table lookup
1047     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1048     // This is to avoid problems in the following areas:
1049     //
1050     // * Repetition draw detection
1051     // * Fifty move rule detection
1052     // * Searching for a mate
1053     // * Printing of full PV line
1054     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1055     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1056
1057     // Step 5. Evaluate the position statically
1058     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1059     isCheck = pos.is_check();
1060     if (!isCheck)
1061     {
1062         ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1063         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1064     }
1065
1066     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1067     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1068     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1069
1070     // Step 9. Internal iterative deepening
1071     if (   depth >= IIDDepthAtPVNodes
1072         && ttMove == MOVE_NONE)
1073     {
1074         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1075         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1076         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1077     }
1078
1079     // Step 10. Loop through moves
1080     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1081
1082     // Initialize a MovePicker object for the current position
1083     mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1084     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1085     CheckInfo ci(pos);
1086
1087     while (   alpha < beta
1088            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1089            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1090     {
1091       assert(move_is_ok(move));
1092
1093       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1094       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1095       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1096
1097       // Step 11. Decide the new search depth
1098       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1099
1100       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1101       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1102       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1103       if (   depth >= SingularExtensionDepthAtPVNodes
1104           && tte
1105           && move == tte->move()
1106           && ext < OnePly
1107           && is_lower_bound(tte->type())
1108           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1109       {
1110           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1111
1112           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1113           {
1114               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingularExtensionMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1115
1116               if (excValue < ttValue - SingularExtensionMargin)
1117                   ext = OnePly;
1118           }
1119       }
1120
1121       newDepth = depth - OnePly + ext;
1122
1123       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1124       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1125
1126       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1127
1128       // Step 13. Make the move
1129       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1130
1131       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1132       // The first move in list is the expected PV
1133       if (moveCount == 1)
1134           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1135       else
1136       {
1137         // Step 14. Reduced search
1138         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1139         bool doFullDepthSearch = true;
1140
1141         if (    depth >= 3 * OnePly
1142             && !dangerous
1143             && !captureOrPromotion
1144             && !move_is_castle(move)
1145             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1146         {
1147             ss[ply].reduction = pv_reduction(depth, moveCount);
1148             if (ss[ply].reduction)
1149             {
1150                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1151                 doFullDepthSearch = (value > alpha);
1152             }
1153         }
1154
1155         // Step 15. Full depth search
1156         if (doFullDepthSearch)
1157         {
1158             ss[ply].reduction = Depth(0);
1159             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1160
1161             // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1162             if (value > alpha && value < beta)
1163                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1164         }
1165       }
1166
1167       // Step 16. Undo move
1168       pos.undo_move(move);
1169
1170       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1171
1172       // Step 17. Check for new best move
1173       if (value > bestValue)
1174       {
1175           bestValue = value;
1176           if (value > alpha)
1177           {
1178               alpha = value;
1179               update_pv(ss, ply);
1180               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1181                   ss[ply].mateKiller = move;
1182           }
1183       }
1184
1185       // Step 18. Check for split
1186       if (   TM.active_threads() > 1
1187           && bestValue < beta
1188           && depth >= MinimumSplitDepth
1189           && Iteration <= 99
1190           && TM.available_thread_exists(threadID)
1191           && !AbortSearch
1192           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1193           && TM.split(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue,
1194                       depth, &moveCount, &mp, threadID, true))
1195           break;
1196     }
1197
1198     // Step 19. Check for mate and stalemate
1199     // All legal moves have been searched and if there were
1200     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1201     if (moveCount == 0)
1202         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1203
1204     // Step 20. Update tables
1205     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1206     // history counters, and killer moves.
1207     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1208         return bestValue;
1209
1210     if (bestValue <= oldAlpha)
1211         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1212
1213     else if (bestValue >= beta)
1214     {
1215         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1216         move = ss[ply].pv[ply];
1217         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1218         {
1219             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1220             update_killers(move, ss[ply]);
1221         }
1222         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1223     }
1224     else
1225         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1226
1227     return bestValue;
1228   }
1229
1230
1231   // search() is the search function for zero-width nodes.
1232
1233   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1234                int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1235
1236     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1237     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1238     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1239
1240     Move movesSearched[256];
1241     EvalInfo ei;
1242     StateInfo st;
1243     const TTEntry* tte;
1244     Move ttMove, move;
1245     Depth ext, newDepth;
1246     Value bestValue, refinedValue, nullValue, value, futilityValueScaled;
1247     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1248     bool mateThreat = false;
1249     int moveCount = 0;
1250     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1251
1252     if (depth < OnePly)
1253         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1254
1255     // Step 1. Initialize node and poll
1256     // Polling can abort search.
1257     init_node(ss, ply, threadID);
1258
1259     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1260     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1261         return Value(0);
1262
1263     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1264         return VALUE_DRAW;
1265
1266     // Step 3. Mate distance pruning
1267     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1268         return beta;
1269
1270     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1271         return beta - 1;
1272
1273     // Step 4. Transposition table lookup
1274
1275     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1276     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1277     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1278
1279     tte = TT.retrieve(posKey);
1280     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1281
1282     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1283     {
1284         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1285         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1286     }
1287
1288     // Step 5. Evaluate the position statically
1289     isCheck = pos.is_check();
1290
1291     if (!isCheck)
1292     {
1293         if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1294             ss[ply].eval = value_from_tt(tte->value(), ply);
1295         else
1296             ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1297
1298         refinedValue = refine_eval(tte, ss[ply].eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1299         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1300     }
1301
1302     // Step 6. Razoring
1303     if (   !value_is_mate(beta)
1304         && !isCheck
1305         && depth < RazorDepth
1306         && refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1307         && ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1308         && ttMove == MOVE_NONE
1309         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1310     {
1311         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1312         Value v = qsearch(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1313         if (v < rbeta)
1314           return v; //FIXME: Logically should be: return (v + razor_margin(depth));
1315     }
1316
1317     // Step 7. Static null move pruning
1318     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1319     // the score by more than fuility_margin(depth) if we do a null move.
1320     if (  !isCheck
1321         && allowNullmove
1322         && depth < RazorDepth
1323         && refinedValue - futility_margin(depth, 0) >= beta)
1324         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1325
1326     // Step 8. Null move search with verification search
1327     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1328     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1329     // NullMoveMargin under beta.
1330     if (    allowNullmove
1331         &&  depth > OnePly
1332         && !isCheck
1333         && !value_is_mate(beta)
1334         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1335         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0))
1336     {
1337         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1338
1339         pos.do_null_move(st);
1340
1341         // Null move dynamic reduction based on depth
1342         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1343
1344         // Null move dynamic reduction based on value
1345         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1346             R++;
1347
1348         nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1349
1350         pos.undo_null_move();
1351
1352         if (nullValue >= beta)
1353         {
1354             if (depth < 6 * OnePly)
1355                 return beta;
1356
1357             // Do zugzwang verification search
1358             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1359             if (v >= beta)
1360                 return beta;
1361         } else {
1362             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1363             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1364             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1365             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1366             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1367             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1368             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1369                 mateThreat = true;
1370
1371             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1372             if (   depth < ThreatDepth
1373                 && ss[ply - 1].reduction
1374                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1375                 return beta - 1;
1376         }
1377     }
1378
1379     // Step 9. Internal iterative deepening
1380     if (   depth >= IIDDepthAtNonPVNodes
1381         && ttMove == MOVE_NONE
1382         && !isCheck
1383         && ss[ply].eval >= beta - IIDMargin)
1384     {
1385         search(pos, ss, beta, depth/2, ply, false, threadID);
1386         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1387         tte = TT.retrieve(posKey);
1388     }
1389
1390     // Step 10. Loop through moves
1391     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1392
1393     // Initialize a MovePicker object for the current position
1394     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply], beta);
1395     CheckInfo ci(pos);
1396
1397     while (   bestValue < beta
1398            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1399            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1400     {
1401       assert(move_is_ok(move));
1402
1403       if (move == excludedMove)
1404           continue;
1405
1406       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1407       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1408       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1409
1410       // Step 11. Decide the new search depth
1411       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1412
1413       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1414       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1415       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1416       if (   depth >= SingularExtensionDepthAtNonPVNodes
1417           && tte
1418           && move == tte->move()
1419           && !excludedMove // Do not allow recursive single-reply search
1420           && ext < OnePly
1421           && is_lower_bound(tte->type())
1422           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1423       {
1424           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1425
1426           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1427           {
1428               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingularExtensionMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1429
1430               if (excValue < ttValue - SingularExtensionMargin)
1431                   ext = OnePly;
1432           }
1433       }
1434
1435       newDepth = depth - OnePly + ext;
1436
1437       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1438       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1439
1440       // Step 12. Futility pruning
1441       if (   !isCheck
1442           && !dangerous
1443           && !captureOrPromotion
1444           && !move_is_castle(move)
1445           &&  move != ttMove)
1446       {
1447           // Move count based pruning
1448           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1449               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1450               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1451               continue;
1452
1453           // Value based pruning
1454           Depth predictedDepth = newDepth - nonpv_reduction(depth, moveCount); // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly
1455           futilityValueScaled =  ss[ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1456                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move)) + 45;
1457
1458           if (futilityValueScaled < beta)
1459           {
1460               if (futilityValueScaled > bestValue)
1461                   bestValue = futilityValueScaled;
1462               continue;
1463           }
1464       }
1465
1466       // Step 13. Make the move
1467       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1468
1469       // Step 14. Reduced search
1470       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1471       bool doFullDepthSearch = true;
1472
1473       if (    depth >= 3*OnePly
1474           && !dangerous
1475           && !captureOrPromotion
1476           && !move_is_castle(move)
1477           && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1478       {
1479           ss[ply].reduction = nonpv_reduction(depth, moveCount);
1480           if (ss[ply].reduction)
1481           {
1482               value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1483               doFullDepthSearch = (value >= beta);
1484           }
1485       }
1486
1487       // Step 15. Full depth search
1488       if (doFullDepthSearch)
1489       {
1490           ss[ply].reduction = Depth(0);
1491           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1492       }
1493
1494       // Step 16. Undo move
1495       pos.undo_move(move);
1496
1497       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1498
1499       // Step 17. Check for new best move
1500       if (value > bestValue)
1501       {
1502           bestValue = value;
1503           if (value >= beta)
1504               update_pv(ss, ply);
1505
1506           if (value == value_mate_in(ply + 1))
1507               ss[ply].mateKiller = move;
1508       }
1509
1510       // Step 18. Check for split
1511       if (   TM.active_threads() > 1
1512           && bestValue < beta
1513           && depth >= MinimumSplitDepth
1514           && Iteration <= 99
1515           && TM.available_thread_exists(threadID)
1516           && !AbortSearch
1517           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1518           && TM.split(pos, ss, ply, NULL, beta, &bestValue,
1519                       depth, &moveCount, &mp, threadID, false))
1520           break;
1521     }
1522
1523     // Step 19. Check for mate and stalemate
1524     // All legal moves have been searched and if there were
1525     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1526     // If one move was excluded return fail low.
1527     if (!moveCount)
1528         return excludedMove ? beta - 1 : (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1529
1530     // Step 20. Update tables
1531     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1532     // history counters, and killer moves.
1533     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1534         return bestValue;
1535
1536     if (bestValue < beta)
1537         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1538     else
1539     {
1540         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1541         move = ss[ply].pv[ply];
1542         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1543         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1544         {
1545             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1546             update_killers(move, ss[ply]);
1547         }
1548
1549     }
1550
1551     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1552
1553     return bestValue;
1554   }
1555
1556
1557   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1558   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1559   // less than OnePly).
1560
1561   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1562                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1563
1564     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1565     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1566     assert(depth <= 0);
1567     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1568     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1569
1570     EvalInfo ei;
1571     StateInfo st;
1572     Move ttMove, move;
1573     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1574     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1575     const TTEntry* tte = NULL;
1576     int moveCount = 0;
1577     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1578     Value oldAlpha = alpha;
1579
1580     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1581     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1582     init_node(ss, ply, threadID);
1583
1584     // After init_node() that calls poll()
1585     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1586         return Value(0);
1587
1588     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1589         return VALUE_DRAW;
1590
1591     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1592     // pruning, but only for move ordering.
1593     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1594     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1595
1596     if (!pvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1597     {
1598         assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1599
1600         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1601         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1602     }
1603
1604     isCheck = pos.is_check();
1605
1606     // Evaluate the position statically
1607     if (isCheck)
1608         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1609     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1610         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1611     else
1612         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1613
1614     if (!isCheck)
1615     {
1616         ss[ply].eval = staticValue;
1617         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1618     }
1619
1620     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1621     // at least beta.
1622     bestValue = staticValue;
1623
1624     if (bestValue >= beta)
1625     {
1626         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1627         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] == 0)
1628             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1629
1630         return bestValue;
1631     }
1632
1633     if (bestValue > alpha)
1634         alpha = bestValue;
1635
1636     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1637     bool deepChecks = depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8;
1638
1639     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1640     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1641     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1642     // and we are near beta) will be generated.
1643     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1644     CheckInfo ci(pos);
1645     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1646     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.futilityMargin[pos.side_to_move()];
1647
1648     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1649     // occurs.
1650     while (   alpha < beta
1651            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1652     {
1653       assert(move_is_ok(move));
1654
1655       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1656
1657       // Update current move
1658       moveCount++;
1659       ss[ply].currentMove = move;
1660
1661       // Futility pruning
1662       if (   enoughMaterial
1663           && !isCheck
1664           && !pvNode
1665           && !moveIsCheck
1666           &&  move != ttMove
1667           && !move_is_promotion(move)
1668           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1669       {
1670           futilityValue =  futilityBase
1671                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1672                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1673
1674           if (futilityValue < alpha)
1675           {
1676               if (futilityValue > bestValue)
1677                   bestValue = futilityValue;
1678               continue;
1679           }
1680       }
1681
1682       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1683       evasionPrunable =   isCheck
1684                        && bestValue != -VALUE_INFINITE
1685                        && !pos.move_is_capture(move)
1686                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1687                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1688
1689       // Don't search moves with negative SEE values
1690       if (   (!isCheck || evasionPrunable)
1691           && !pvNode
1692           &&  move != ttMove
1693           && !move_is_promotion(move)
1694           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1695           continue;
1696
1697       // Make and search the move
1698       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1699       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1700       pos.undo_move(move);
1701
1702       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1703
1704       // New best move?
1705       if (value > bestValue)
1706       {
1707           bestValue = value;
1708           if (value > alpha)
1709           {
1710               alpha = value;
1711               update_pv(ss, ply);
1712           }
1713        }
1714     }
1715
1716     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1717     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1718     if (!moveCount && pos.is_check()) // Mate!
1719         return value_mated_in(ply);
1720
1721     // Update transposition table
1722     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1723     if (bestValue <= oldAlpha)
1724     {
1725         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1726         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1727         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1728         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1729     }
1730     else if (bestValue >= beta)
1731     {
1732         move = ss[ply].pv[ply];
1733         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1734
1735         // Update killers only for good checking moves
1736         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1737             update_killers(move, ss[ply]);
1738     }
1739     else
1740         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss[ply].pv[ply]);
1741
1742     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1743
1744     return bestValue;
1745   }
1746
1747
1748   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1749   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1750   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1751   // table, done a null move search, and searched the first move before
1752   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1753   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1754   // care of after we return from the split point.
1755   // FIXME: We are currently ignoring mateThreat flag here
1756
1757   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1758
1759     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1760     assert(TM.active_threads() > 1);
1761
1762     StateInfo st;
1763     Move move;
1764     Depth ext, newDepth;
1765     Value value, futilityValueScaled;
1766     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1767     int moveCount;
1768     value = -VALUE_INFINITE;
1769
1770     Position pos(*sp->pos);
1771     CheckInfo ci(pos);
1772     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1773     isCheck = pos.is_check();
1774
1775     // Step 10. Loop through moves
1776     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1777     lock_grab(&(sp->lock));
1778
1779     while (    sp->bestValue < sp->beta
1780            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1781            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1782     {
1783       moveCount = ++sp->moves;
1784       lock_release(&(sp->lock));
1785
1786       assert(move_is_ok(move));
1787
1788       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1789       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1790
1791       // Step 11. Decide the new search depth
1792       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1793       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1794
1795       // Update current move
1796       ss[sp->ply].currentMove = move;
1797
1798       // Step 12. Futility pruning
1799       if (   !isCheck
1800           && !dangerous
1801           && !captureOrPromotion
1802           && !move_is_castle(move))
1803       {
1804           // Move count based pruning
1805           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1806               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
1807               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1808           {
1809               lock_grab(&(sp->lock));
1810               continue;
1811           }
1812
1813           // Value based pruning
1814           Depth predictedDepth = newDepth - nonpv_reduction(sp->depth, moveCount);
1815           futilityValueScaled =  ss[sp->ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1816                                      + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move)) + 45;
1817
1818           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1819           {
1820               lock_grab(&(sp->lock));
1821
1822               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1823                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1824               continue;
1825           }
1826       }
1827
1828       // Step 13. Make the move
1829       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1830
1831       // Step 14. Reduced search
1832       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1833       bool doFullDepthSearch = true;
1834
1835       if (   !dangerous
1836           && !captureOrPromotion
1837           && !move_is_castle(move)
1838           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1839       {
1840           ss[sp->ply].reduction = nonpv_reduction(sp->depth, moveCount);
1841           if (ss[sp->ply].reduction)
1842           {
1843               value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1844               doFullDepthSearch = (value >= sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID));
1845           }
1846       }
1847
1848       // Step 15. Full depth search
1849       if (doFullDepthSearch)
1850       {
1851           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1852           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1853       }
1854
1855       // Step 16. Undo move
1856       pos.undo_move(move);
1857
1858       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1859
1860       // Step 17. Check for new best move
1861       lock_grab(&(sp->lock));
1862
1863       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1864       {
1865           sp->bestValue = value;
1866           if (sp->bestValue >= sp->beta)
1867           {
1868               sp->stopRequest = true;
1869               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1870           }
1871       }
1872     }
1873
1874     /* Here we have the lock still grabbed */
1875
1876     sp->slaves[threadID] = 0;
1877     sp->cpus--;
1878
1879     lock_release(&(sp->lock));
1880   }
1881
1882
1883   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1884   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1885   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1886   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1887   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1888   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
1889   // after we return from the split point.
1890   // FIXME: We are ignoring mateThreat flag!
1891
1892   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
1893
1894     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1895     assert(TM.active_threads() > 1);
1896
1897     StateInfo st;
1898     Move move;
1899     Depth ext, newDepth;
1900     Value value;
1901     bool moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1902     int moveCount;
1903     value = -VALUE_INFINITE;
1904
1905     Position pos(*sp->pos);
1906     CheckInfo ci(pos);
1907     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1908
1909     // Step 10. Loop through moves
1910     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1911     lock_grab(&(sp->lock));
1912
1913     while (    sp->alpha < sp->beta
1914            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1915            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1916     {
1917       moveCount = ++sp->moves;
1918       lock_release(&(sp->lock));
1919
1920       assert(move_is_ok(move));
1921
1922       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1923       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1924
1925       // Step 11. Decide the new search depth
1926       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1927       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1928
1929       // Update current move
1930       ss[sp->ply].currentMove = move;
1931
1932       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1933
1934       // Step 13. Make the move
1935       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1936
1937       // Step 14. Reduced search
1938       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1939       bool doFullDepthSearch = true;
1940
1941       if (   !dangerous
1942           && !captureOrPromotion
1943           && !move_is_castle(move)
1944           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1945       {
1946           ss[sp->ply].reduction = pv_reduction(sp->depth, moveCount);
1947           if (ss[sp->ply].reduction)
1948           {
1949               Value localAlpha = sp->alpha;
1950               value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1951               doFullDepthSearch = (value > localAlpha && !TM.thread_should_stop(threadID));
1952           }
1953       }
1954
1955       // Step 15. Full depth search
1956       if (doFullDepthSearch)
1957       {
1958           Value localAlpha = sp->alpha;
1959           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1960           value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1961
1962           if (value > localAlpha && value < sp->beta && !TM.thread_should_stop(threadID))
1963           {
1964               // If another thread has failed high then sp->alpha has been increased
1965               // to be higher or equal then beta, if so, avoid to start a PV search.
1966               localAlpha = sp->alpha;
1967               if (localAlpha < sp->beta)
1968                   value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
1969           }
1970       }
1971
1972       // Step 16. Undo move
1973       pos.undo_move(move);
1974
1975       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1976
1977       // Step 17. Check for new best move
1978       lock_grab(&(sp->lock));
1979
1980       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1981       {
1982           sp->bestValue = value;
1983           if (value > sp->alpha)
1984           {
1985               // Ask threads to stop before to modify sp->alpha
1986               if (value >= sp->beta)
1987                   sp->stopRequest = true;
1988
1989               sp->alpha = value;
1990
1991               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1992               if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
1993                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
1994           }
1995       }
1996     }
1997
1998     /* Here we have the lock still grabbed */
1999
2000     sp->slaves[threadID] = 0;
2001     sp->cpus--;
2002
2003     lock_release(&(sp->lock));
2004   }
2005
2006
2007   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2008   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the
2009   // search stack object corresponding to the current node. Once every
2010   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2011   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2012
2013   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2014
2015     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2016     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
2017
2018     TM.incrementNodeCounter(threadID);
2019
2020     if (threadID == 0)
2021     {
2022         NodesSincePoll++;
2023         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
2024         {
2025             poll(ss, ply);
2026             NodesSincePoll = 0;
2027         }
2028     }
2029     ss[ply].init(ply);
2030     ss[ply + 2].initKillers();
2031   }
2032
2033
2034   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
2035   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
2036   // current node.
2037
2038   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2039
2040     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2041
2042     int p;
2043
2044     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2045
2046     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2047         ss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2048
2049     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2050   }
2051
2052
2053   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
2054   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2055   // the PV at the parent node.
2056
2057   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
2058
2059     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2060
2061     int p;
2062
2063     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2064
2065     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2066         ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2067
2068     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2069   }
2070
2071
2072   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2073   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2074   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
2075   // to be the move that was made to reach the current position, while the
2076   // second move is assumed to be a move from the current position.
2077
2078   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
2079
2080     Square f1, t1, f2, t2;
2081     Piece p;
2082
2083     assert(move_is_ok(m1));
2084     assert(move_is_ok(m2));
2085
2086     if (m2 == MOVE_NONE)
2087         return false;
2088
2089     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
2090     f2 = move_from(m2);
2091     t1 = move_to(m1);
2092     if (f2 == t1)
2093         return true;
2094
2095     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
2096     t2 = move_to(m2);
2097     f1 = move_from(m1);
2098     if (t2 == f1)
2099         return true;
2100
2101     // Case 3: Moving through the vacated square
2102     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
2103         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2104       return true;
2105
2106     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
2107     p = pos.piece_on(t1);
2108     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
2109         return true;
2110
2111     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
2112     if (    piece_is_slider(p)
2113         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
2114         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
2115     {
2116         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
2117         // move is the opposite of the checking piece.
2118         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
2119         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
2120
2121         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
2122             return true;
2123     }
2124     return false;
2125   }
2126
2127
2128   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2129   // eventually compensated for the ply.
2130
2131   bool value_is_mate(Value value) {
2132
2133     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2134
2135     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2136           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2137   }
2138
2139
2140   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2141   // killer moves of that ply.
2142
2143   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2144
2145       const Move* k = ss.killers;
2146       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2147           if (*k == m)
2148               return true;
2149
2150       return false;
2151   }
2152
2153
2154   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2155   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
2156   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2157   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2158   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2159   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2160
2161   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool captureOrPromotion,
2162                   bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2163
2164     assert(m != MOVE_NONE);
2165
2166     Depth result = Depth(0);
2167     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
2168
2169     if (*dangerous)
2170     {
2171         if (moveIsCheck)
2172             result += CheckExtension[pvNode];
2173
2174         if (singleEvasion)
2175             result += SingleEvasionExtension[pvNode];
2176
2177         if (mateThreat)
2178             result += MateThreatExtension[pvNode];
2179     }
2180
2181     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2182     {
2183         Color c = pos.side_to_move();
2184         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2185         {
2186             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2187             *dangerous = true;
2188         }
2189         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2190         {
2191             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2192             *dangerous = true;
2193         }
2194     }
2195
2196     if (   captureOrPromotion
2197         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2198         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2199             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2200         && !move_is_promotion(m)
2201         && !move_is_ep(m))
2202     {
2203         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2204         *dangerous = true;
2205     }
2206
2207     if (   pvNode
2208         && captureOrPromotion
2209         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2210         && pos.see_sign(m) >= 0)
2211     {
2212         result += OnePly/2;
2213         *dangerous = true;
2214     }
2215
2216     return Min(result, OnePly);
2217   }
2218
2219
2220   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2221   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
2222   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2223   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
2224   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
2225   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2226   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2227
2228   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2229
2230     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2231   }
2232
2233
2234   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
2235   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2236   // candidates for pruning.
2237
2238   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2239
2240     assert(move_is_ok(m));
2241     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2242     assert(!pos.move_is_check(m));
2243     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2244     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2245
2246     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2247
2248     // Prune if there isn't any threat move
2249     if (threat == MOVE_NONE)
2250         return true;
2251
2252     mfrom = move_from(m);
2253     mto = move_to(m);
2254     tfrom = move_from(threat);
2255     tto = move_to(threat);
2256
2257     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2258     if (mfrom == tto)
2259         return false;
2260
2261     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2262     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2263     if (   pos.move_is_capture(threat)
2264         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2265             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2266         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2267         return false;
2268
2269     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2270     // prune safe moves which block its ray.
2271     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2272         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2273         && pos.see_sign(m) >= 0)
2274         return false;
2275
2276     return true;
2277   }
2278
2279
2280   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2281   // can be used at a given point in search.
2282
2283   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2284
2285     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2286
2287     return   (   tte->depth() >= depth
2288               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2289               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2290
2291           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2292               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2293   }
2294
2295
2296   // refine_eval() returns the transposition table score if
2297   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2298
2299   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2300
2301       if (!tte)
2302           return defaultEval;
2303
2304       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2305
2306       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2307           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2308           return v;
2309
2310       return defaultEval;
2311   }
2312
2313
2314   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2315   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2316
2317   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2318                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2319
2320     Move m;
2321
2322     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2323
2324     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2325     {
2326         m = movesSearched[i];
2327
2328         assert(m != move);
2329
2330         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2331             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2332     }
2333   }
2334
2335
2336   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2337   // among the killer moves of that ply.
2338
2339   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2340
2341     if (m == ss.killers[0])
2342         return;
2343
2344     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2345         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2346
2347     ss.killers[0] = m;
2348   }
2349
2350
2351   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2352   // the static position evaluation before and after the move.
2353
2354   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2355
2356     if (   m != MOVE_NULL
2357         && before != VALUE_NONE
2358         && after != VALUE_NONE
2359         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2360         && !move_is_castle(m)
2361         && !move_is_promotion(m))
2362         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2363   }
2364
2365
2366   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2367   // since the beginning of the current search.
2368
2369   int current_search_time() {
2370
2371     return get_system_time() - SearchStartTime;
2372   }
2373
2374
2375   // nps() computes the current nodes/second count.
2376
2377   int nps() {
2378
2379     int t = current_search_time();
2380     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2381   }
2382
2383
2384   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2385   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2386   // search.
2387
2388   void poll(SearchStack ss[], int ply) {
2389
2390     static int lastInfoTime;
2391     int t = current_search_time();
2392
2393     //  Poll for input
2394     if (Bioskey())
2395     {
2396         // We are line oriented, don't read single chars
2397         std::string command;
2398
2399         if (!std::getline(std::cin, command))
2400             command = "quit";
2401
2402         if (command == "quit")
2403         {
2404             AbortSearch = true;
2405             PonderSearch = false;
2406             Quit = true;
2407             return;
2408         }
2409         else if (command == "stop")
2410         {
2411             AbortSearch = true;
2412             PonderSearch = false;
2413         }
2414         else if (command == "ponderhit")
2415             ponderhit();
2416     }
2417
2418     // Print search information
2419     if (t < 1000)
2420         lastInfoTime = 0;
2421
2422     else if (lastInfoTime > t)
2423         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2424         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2425         lastInfoTime = 0;
2426
2427     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2428     {
2429         lastInfoTime = t;
2430
2431         if (dbg_show_mean)
2432             dbg_print_mean();
2433
2434         if (dbg_show_hit_rate)
2435             dbg_print_hit_rate();
2436
2437         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2438              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2439
2440         // We only support current line printing in single thread mode
2441         if (ShowCurrentLine && TM.active_threads() == 1)
2442         {
2443             cout << "info currline";
2444             for (int p = 0; p < ply; p++)
2445                 cout << " " << ss[p].currentMove;
2446
2447             cout << endl;
2448         }
2449     }
2450
2451     // Should we stop the search?
2452     if (PonderSearch)
2453         return;
2454
2455     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2456                            && !AspirationFailLow
2457                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2458
2459     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2460                      || stillAtFirstMove;
2461
2462     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2463         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2464         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2465         AbortSearch = true;
2466   }
2467
2468
2469   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2470   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2471   // it correctly predicted the opponent's move.
2472
2473   void ponderhit() {
2474
2475     int t = current_search_time();
2476     PonderSearch = false;
2477
2478     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2479                            && !AspirationFailLow
2480                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2481
2482     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2483                      || stillAtFirstMove;
2484
2485     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2486         AbortSearch = true;
2487   }
2488
2489
2490   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2491
2492   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2493
2494     for (int i = 0; i < 3; i++)
2495     {
2496         ss[i].init(i);
2497         ss[i].initKillers();
2498     }
2499   }
2500
2501
2502   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2503   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2504   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2505   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2506   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2507   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2508
2509   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2510
2511     std::string command;
2512
2513     while (true)
2514     {
2515         if (!std::getline(std::cin, command))
2516             command = "quit";
2517
2518         if (command == "quit")
2519         {
2520             Quit = true;
2521             break;
2522         }
2523         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2524             break;
2525     }
2526   }
2527
2528
2529   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2530   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2531
2532   void print_pv_info(const Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2533
2534     cout << "info depth " << Iteration
2535          << " score " << value_to_string(value)
2536          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
2537             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
2538          << " time "  << current_search_time()
2539          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2540          << " nps "   << nps()
2541          << " pv ";
2542
2543     for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
2544         cout << ss[0].pv[j] << " ";
2545
2546     cout << endl;
2547
2548     if (UseLogFile)
2549     {
2550         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
2551             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
2552
2553         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2554                              TM.nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
2555     }
2556   }
2557
2558
2559   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2560   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2561   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2562   // threads and one for Windows threads.
2563
2564 #if !defined(_MSC_VER)
2565
2566   void* init_thread(void *threadID) {
2567
2568     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2569     return NULL;
2570   }
2571
2572 #else
2573
2574   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2575
2576     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2577     return 0;
2578   }
2579
2580 #endif
2581
2582
2583   /// The ThreadsManager class
2584
2585   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2586   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2587   // counters used to sort the moves at root.
2588
2589   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2590
2591     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2592         threads[i].nodes = 0ULL;
2593   }
2594
2595   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2596
2597     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2598         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2599   }
2600
2601   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2602
2603     int64_t result = 0ULL;
2604     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2605         result += threads[i].nodes;
2606
2607     return result;
2608   }
2609
2610   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2611
2612     our = their = 0UL;
2613     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2614     {
2615         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2616         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2617     }
2618   }
2619
2620
2621   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2622   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2623   // object for which the current thread is the master.
2624
2625   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp) {
2626
2627     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2628
2629     while (true)
2630     {
2631         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2632         // master should exit as last one.
2633         if (AllThreadsShouldExit)
2634         {
2635             assert(!waitSp);
2636             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2637             return;
2638         }
2639
2640         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2641         // instead of wasting CPU time polling for work.
2642         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2643         {
2644             assert(!waitSp);
2645             assert(threadID != 0);
2646             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2647
2648 #if !defined(_MSC_VER)
2649             lock_grab(&WaitLock);
2650             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2651                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2652             lock_release(&WaitLock);
2653 #else
2654             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2655 #endif
2656         }
2657
2658         // If thread has just woken up, mark it as available
2659         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2660             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2661
2662         // If this thread has been assigned work, launch a search
2663         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2664         {
2665             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2666
2667             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2668
2669             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2670                 sp_search_pv(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2671             else
2672                 sp_search(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2673
2674             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2675
2676             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2677         }
2678
2679         // If this thread is the master of a split point and all threads have
2680         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2681         if (waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2682         {
2683             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2684
2685             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2686             return;
2687         }
2688     }
2689   }
2690
2691
2692   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2693   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2694   // objects.
2695
2696   void ThreadsManager::init_threads() {
2697
2698     volatile int i;
2699     bool ok;
2700
2701 #if !defined(_MSC_VER)
2702     pthread_t pthread[1];
2703 #endif
2704
2705     // Initialize global locks
2706     lock_init(&MPLock, NULL);
2707     lock_init(&WaitLock, NULL);
2708
2709 #if !defined(_MSC_VER)
2710     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2711 #else
2712     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2713         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2714 #endif
2715
2716     // Initialize SplitPointStack locks
2717     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2718         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2719         {
2720             SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2721             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2722         }
2723
2724     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2725     AllThreadsShouldExit = false;
2726
2727     // Threads will be put to sleep as soon as created
2728     AllThreadsShouldSleep = true;
2729
2730     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2731     ActiveThreads = 1;
2732     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2733     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2734         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2735
2736     // Launch the helper threads
2737     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2738     {
2739
2740 #if !defined(_MSC_VER)
2741         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2742 #else
2743         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2744 #endif
2745
2746         if (!ok)
2747         {
2748             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2749             Application::exit_with_failure();
2750         }
2751
2752         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2753         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING);
2754     }
2755   }
2756
2757
2758   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2759   // helper threads exit cleanly.
2760
2761   void ThreadsManager::exit_threads() {
2762
2763     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2764     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2765     wake_sleeping_threads();
2766
2767     // This makes the threads to exit idle_loop()
2768     AllThreadsShouldExit = true;
2769
2770     // Wait for thread termination
2771     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2772         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED);
2773
2774     // Now we can safely destroy the locks
2775     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2776         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2777             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2778
2779     lock_destroy(&WaitLock);
2780     lock_destroy(&MPLock);
2781   }
2782
2783
2784   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2785   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2786   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2787
2788   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2789
2790     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2791
2792     SplitPoint* sp;
2793
2794     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent);
2795     return sp != NULL;
2796   }
2797
2798
2799   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2800   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2801   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2802   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2803   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2804   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2805   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2806
2807   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2808
2809     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2810     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2811     assert(ActiveThreads > 1);
2812
2813     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2814         return false;
2815
2816     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2817     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2818
2819     if (localActiveSplitPoints == 0)
2820         // No active split points means that the thread is available as
2821         // a slave for any other thread.
2822         return true;
2823
2824     if (ActiveThreads == 2)
2825         return true;
2826
2827     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2828     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2829     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2830     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2831         return true;
2832
2833     return false;
2834   }
2835
2836
2837   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2838   // a slave for the thread with threadID "master".
2839
2840   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2841
2842     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2843     assert(ActiveThreads > 1);
2844
2845     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2846         if (thread_is_available(i, master))
2847             return true;
2848
2849     return false;
2850   }
2851
2852
2853   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2854   // several threads at PV nodes. If it does not succeed in splitting the
2855   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2856   // split point objects), the function immediately returns false. If
2857   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2858   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2859   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2860   // helper threads that they have been assigned work. This will cause them
2861   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv(). When all
2862   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2863   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2864
2865   bool ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
2866              Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
2867              Depth depth, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2868
2869     assert(p.is_ok());
2870     assert(sstck != NULL);
2871     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2872     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2873     assert(   ( pvNode && *bestValue <= *alpha)
2874            || (!pvNode && *bestValue <   beta ));
2875     assert(!pvNode || *alpha < beta);
2876     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2877     assert(depth > Depth(0));
2878     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2879     assert(ActiveThreads > 1);
2880
2881     SplitPoint* splitPoint;
2882
2883     lock_grab(&MPLock);
2884
2885     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2886     // active split points, don't split.
2887     if (   !available_thread_exists(master)
2888         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2889     {
2890         lock_release(&MPLock);
2891         return false;
2892     }
2893
2894     // Pick the next available split point object from the split point stack
2895     splitPoint = &SplitPointStack[master][threads[master].activeSplitPoints];
2896
2897     // Initialize the split point object
2898     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2899     splitPoint->stopRequest = false;
2900     splitPoint->ply = ply;
2901     splitPoint->depth = depth;
2902     splitPoint->alpha = pvNode ? *alpha : beta - 1;
2903     splitPoint->beta = beta;
2904     splitPoint->pvNode = pvNode;
2905     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2906     splitPoint->master = master;
2907     splitPoint->mp = mp;
2908     splitPoint->moves = *moves;
2909     splitPoint->cpus = 1;
2910     splitPoint->pos = &p;
2911     splitPoint->parentSstack = sstck;
2912     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2913         splitPoint->slaves[i] = 0;
2914
2915     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2916     threads[master].activeSplitPoints++;
2917
2918     // If we are here it means we are not available
2919     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2920
2921     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2922     for (int i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2923         if (thread_is_available(i, master))
2924         {
2925             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2926             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2927             splitPoint->slaves[i] = 1;
2928             splitPoint->cpus++;
2929         }
2930
2931     assert(splitPoint->cpus > 1);
2932
2933     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2934     lock_release(&MPLock);
2935
2936     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2937     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2938     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2939         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2940         {
2941             memcpy(splitPoint->sstack[i] + ply - 1, sstck + ply - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2942
2943             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2944
2945             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2946         }
2947
2948     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2949     // which it will instantly launch a search, because its state is
2950     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2951     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2952     // loop when all threads have finished their work at this split point
2953     // (i.e. when splitPoint->cpus == 0).
2954     idle_loop(master, splitPoint);
2955
2956     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2957     // finished. Update alpha, beta and bestValue, and return.
2958     lock_grab(&MPLock);
2959
2960     if (pvNode)
2961         *alpha = splitPoint->alpha;
2962
2963     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2964     threads[master].activeSplitPoints--;
2965     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2966
2967     lock_release(&MPLock);
2968     return true;
2969   }
2970
2971
2972   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2973   // to start a new search from the root.
2974
2975   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2976
2977     assert(AllThreadsShouldSleep);
2978     assert(ActiveThreads > 0);
2979
2980     AllThreadsShouldSleep = false;
2981
2982     if (ActiveThreads == 1)
2983         return;
2984
2985 #if !defined(_MSC_VER)
2986     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2987     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2988     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2989 #else
2990     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2991         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2992 #endif
2993
2994   }
2995
2996
2997   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2998   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2999   // finished the job and should be idle.
3000
3001   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
3002
3003     assert(!AllThreadsShouldSleep);
3004
3005     // This makes the threads to go to sleep
3006     AllThreadsShouldSleep = true;
3007   }
3008
3009   /// The RootMoveList class
3010
3011   // RootMoveList c'tor
3012
3013   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
3014
3015     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
3016     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
3017     StateInfo st;
3018     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
3019
3020     // Generate all legal moves
3021     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
3022
3023     // Add each move to the moves[] array
3024     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
3025     {
3026         bool includeMove = includeAllMoves;
3027
3028         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
3029             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
3030
3031         if (!includeMove)
3032             continue;
3033
3034         // Find a quick score for the move
3035         init_ss_array(ss);
3036         pos.do_move(cur->move, st);
3037         moves[count].move = cur->move;
3038         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
3039         moves[count].pv[0] = cur->move;
3040         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
3041         pos.undo_move(cur->move);
3042         count++;
3043     }
3044     sort();
3045   }
3046
3047
3048   // RootMoveList simple methods definitions
3049
3050   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
3051
3052     moves[moveNum].nodes = nodes;
3053     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
3054   }
3055
3056   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
3057
3058     moves[moveNum].ourBeta = our;
3059     moves[moveNum].theirBeta = their;
3060   }
3061
3062   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
3063
3064     int j;
3065
3066     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
3067         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
3068
3069     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
3070   }
3071
3072
3073   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
3074   // iteration.
3075
3076   void RootMoveList::sort() {
3077
3078     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
3079   }
3080
3081
3082   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
3083   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
3084   // correctly in MultiPV mode.
3085
3086   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
3087
3088     int i,j;
3089
3090     for (i = 1; i <= n; i++)
3091     {
3092         RootMove rm = moves[i];
3093         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
3094             moves[j] = moves[j - 1];
3095
3096         moves[j] = rm;
3097     }
3098   }
3099
3100 } // namspace