git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp

   1 /*
   2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
   3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
   4   Copyright (C) 2008-2009 Marco Costalba
   5
   6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   9   (at your option) any later version.
  10
  11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
  12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14   GNU General Public License for more details.
  15
  16   You should have received a copy of the GNU General Public License
  17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18 */
  19
  20
  21 ////
  22 //// Includes
  23 ////
  24
  25 #include <cassert>
  26 #include <cmath>
  27 #include <cstring>
  28 #include <fstream>
  29 #include <iostream>
  30 #include <sstream>
  31
  32 #include "book.h"
  33 #include "evaluate.h"
  34 #include "history.h"
  35 #include "misc.h"
  36 #include "movegen.h"
  37 #include "movepick.h"
  38 #include "lock.h"
  39 #include "san.h"
  40 #include "search.h"
  41 #include "thread.h"
  42 #include "tt.h"
  43 #include "ucioption.h"
  44
  45 using std::cout;
  46 using std::endl;
  47
  48 ////
  49 //// Local definitions
  50 ////
  51
  52 namespace {
  53
  54   /// Types
  55
  56
  57   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
  58   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
  59   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
  60   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
  61
  62   class ThreadsManager {
  63     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
  64        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
  65        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
  66     */
  67   public:
  68     void init_threads();
  69     void exit_threads();
  70
  71     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
  72     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
  73     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
  74     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
  75     void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
  76
  77     void resetNodeCounters();
  78     void resetBetaCounters();
  79     int64_t nodes_searched() const;
  80     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
  81     bool available_thread_exists(int master) const;
  82     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
  83     bool thread_should_stop(int threadID) const;
  84     void wake_sleeping_threads();
  85     void put_threads_to_sleep();
  86     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp);
  87     bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, Value* beta, Value* bestValue,
  88                const Value futilityValue, Depth depth, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode);
  89
  90   private:
  91     friend void poll();
  92
  93     int ActiveThreads;
  94     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
  95     Thread threads[MAX_THREADS];
  96     SplitPoint SplitPointStack[MAX_THREADS][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
  97
  98     Lock MPLock, IOLock;
  99
 100 #if !defined(_MSC_VER)
 101     pthread_cond_t WaitCond;
 102     pthread_mutex_t WaitLock;
 103 #else
 104     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
 105 #endif
 106
 107   };
 108
 109
 110   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
 111   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
 112   // in the case of moves which fail low).
 113
 114   struct RootMove {
 115
 116     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
 117
 118     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
 119     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
 120     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
 121     // have equal score but m1 has the higher node count.
 122     bool operator<(const RootMove& m) const {
 123
 124         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
 125     }
 126
 127     Move move;
 128     Value score;
 129     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
 130     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
 131   };
 132
 133
 134   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
 135   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
 136
 137   class RootMoveList {
 138
 139   public:
 140     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
 141
 142     int move_count() const { return count; }
 143     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
 144     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
 145     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
 146     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
 147     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
 148
 149     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
 150     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
 151     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
 152     void sort();
 153     void sort_multipv(int n);
 154
 155   private:
 156     static const int MaxRootMoves = 500;
 157     RootMove moves[MaxRootMoves];
 158     int count;
 159   };
 160
 161
 162   /// Constants
 163
 164   // Search depth at iteration 1
 165   const Depth InitialDepth = OnePly;
 166
 167   // Use internal iterative deepening?
 168   const bool UseIIDAtPVNodes = true;
 169   const bool UseIIDAtNonPVNodes = true;
 170
 171   // Internal iterative deepening margin. At Non-PV moves, when
 172   // UseIIDAtNonPVNodes is true, we do an internal iterative deepening
 173   // search when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
 174   const Value IIDMargin = Value(0x100);
 175
 176   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
 177   // better than the second best move.
 178   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
 179
 180   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
 181   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
 182   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
 183
 184   // If the TT move is at least SingleReplyMargin better then the
 185   // remaining ones we will extend it.
 186   const Value SingleReplyMargin = Value(0x20);
 187
 188   // Depth limit for razoring
 189   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
 190
 191   /// Lookup tables initialized at startup
 192
 193   // Reduction lookup tables and their getter functions
 194   int8_t    PVReductionMatrix[64][64]; // [depth][moveNumber]
 195   int8_t NonPVReductionMatrix[64][64]; // [depth][moveNumber]
 196
 197   inline Depth    pv_reduction(Depth d, int mn) { return (Depth)    PVReductionMatrix[Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
 198   inline Depth nonpv_reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) NonPVReductionMatrix[Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
 199
 200   // Futility lookup tables and their getter functions
 201   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
 202   int32_t FutilityMarginsMatrix[14][64]; // [depth][moveNumber]
 203   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
 204
 205   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7*OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 0)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
 206   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16*OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
 207
 208   /// Variables initialized by UCI options
 209
 210   // Depth limit for use of dynamic threat detection
 211   Depth ThreatDepth;
 212
 213   // Last seconds noise filtering (LSN)
 214   const bool UseLSNFiltering = true;
 215   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
 216   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
 217   bool loseOnTime = false;
 218
 219   // Extensions. Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
 220   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
 221   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
 222
 223   // Iteration counters
 224   int Iteration;
 225
 226   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
 227   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
 228   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
 229
 230   // Search window management
 231   int AspirationDelta;
 232
 233   // MultiPV mode
 234   int MultiPV;
 235
 236   // Time managment variables
 237   int RootMoveNumber;
 238   int SearchStartTime;
 239   int MaxNodes, MaxDepth;
 240   int MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
 241   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
 242   bool AbortSearch, Quit;
 243   bool AspirationFailLow;
 244
 245   // Show current line?
 246   bool ShowCurrentLine;
 247
 248   // Log file
 249   bool UseLogFile;
 250   std::ofstream LogFile;
 251
 252   // MP related variables
 253   Depth MinimumSplitDepth;
 254   int MaxThreadsPerSplitPoint;
 255   ThreadsManager TM;
 256
 257   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different
 258   // cache lines (64 bytes each) from the heavy SMP read accessed variables.
 259   int NodesSincePoll;
 260   int NodesBetweenPolls = 30000;
 261
 262   // History table
 263   History H;
 264
 265   /// Functions
 266
 267   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
 268   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value& oldAlpha, Value& beta);
 269   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
 270   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove = MOVE_NONE);
 271   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
 272   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
 273   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
 274   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
 275   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
 276   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
 277   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
 278   bool value_is_mate(Value value);
 279   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
 280   Depth extension(const Position&, Move, bool, bool, bool, bool, bool, bool*);
 281   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
 282   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
 283   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
 284   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
 285   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
 286   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
 287   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
 288
 289   int current_search_time();
 290   int nps();
 291   void poll();
 292   void ponderhit();
 293   void wait_for_stop_or_ponderhit();
 294   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
 295
 296 #if !defined(_MSC_VER)
 297   void *init_thread(void *threadID);
 298 #else
 299   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
 300 #endif
 301
 302 }
 303
 304
 305 ////
 306 //// Functions
 307 ////
 308
 309 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
 310 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
 311
 312 void init_threads() { TM.init_threads(); }
 313 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
 314 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
 315
 316
 317 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
 318 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
 319
 320 int perft(Position& pos, Depth depth)
 321 {
 322     Move move;
 323     int sum = 0;
 324     MovePicker mp = MovePicker(pos, MOVE_NONE, depth, H);
 325
 326     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
 327     // the moves, just to count them.
 328     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
 329     {
 330         while (mp.get_next_move()) sum++;
 331         return sum;
 332     }
 333
 334     // Loop through all legal moves
 335     CheckInfo ci(pos);
 336     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
 337     {
 338         StateInfo st;
 339         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
 340         sum += perft(pos, depth - OnePly);
 341         pos.undo_move(move);
 342     }
 343     return sum;
 344 }
 345
 346
 347 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
 348 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
 349 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
 350 /// when a quit command is received during the search.
 351
 352 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
 353            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
 354            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
 355
 356   // Initialize global search variables
 357   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = false;
 358   AspirationFailLow = false;
 359   NodesSincePoll = 0;
 360   SearchStartTime = get_system_time();
 361   ExactMaxTime = maxTime;
 362   MaxDepth = maxDepth;
 363   MaxNodes = maxNodes;
 364   InfiniteSearch = infinite;
 365   PonderSearch = ponder;
 366   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
 367
 368   // Look for a book move, only during games, not tests
 369   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
 370   {
 371       Move bookMove;
 372       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
 373           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
 374
 375       bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
 376       if (bookMove != MOVE_NONE)
 377       {
 378           if (PonderSearch)
 379               wait_for_stop_or_ponderhit();
 380
 381           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
 382           return true;
 383       }
 384   }
 385
 386   TM.resetNodeCounters();
 387
 388   if (button_was_pressed("New Game"))
 389       loseOnTime = false; // Reset at the beginning of a new game
 390
 391   // Read UCI option values
 392   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
 393   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
 394       TT.clear();
 395
 396   bool PonderingEnabled = get_option_value_bool("Ponder");
 397   MultiPV = get_option_value_int("MultiPV");
 398
 399   CheckExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
 400   CheckExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
 401
 402   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
 403   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
 404
 405   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
 406   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
 407
 408   PassedPawnExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
 409   PassedPawnExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
 410
 411   PawnEndgameExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
 412   PawnEndgameExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
 413
 414   MateThreatExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
 415   MateThreatExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
 416
 417   ThreatDepth   = get_option_value_int("Threat Depth") * OnePly;
 418
 419   Chess960 = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
 420   ShowCurrentLine = get_option_value_bool("UCI_ShowCurrLine");
 421   UseLogFile = get_option_value_bool("Use Search Log");
 422   if (UseLogFile)
 423       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
 424
 425   MinimumSplitDepth = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
 426   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
 427
 428   read_weights(pos.side_to_move());
 429
 430   // Set the number of active threads
 431   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
 432   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
 433   {
 434       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
 435       init_eval(TM.active_threads());
 436       // HACK: init_eval() destroys the static castleRightsMask[] array in the
 437       // Position class. The below line repairs the damage.
 438       Position p(pos.to_fen());
 439       assert(pos.is_ok());
 440   }
 441
 442   // Wake up sleeping threads
 443   TM.wake_sleeping_threads();
 444
 445   for (int i = 1; i < TM.active_threads(); i++)
 446       assert(TM.thread_is_available(i, 0));
 447
 448   // Set thinking time
 449   int myTime = time[side_to_move];
 450   int myIncrement = increment[side_to_move];
 451   if (UseTimeManagement)
 452   {
 453       if (!movesToGo) // Sudden death time control
 454       {
 455           if (myIncrement)
 456           {
 457               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
 458               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
 459           }
 460           else // Blitz game without increment
 461           {
 462               MaxSearchTime = myTime / 30;
 463               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
 464           }
 465       }
 466       else // (x moves) / (y minutes)
 467       {
 468           if (movesToGo == 1)
 469           {
 470               MaxSearchTime = myTime / 2;
 471               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
 472           }
 473           else
 474           {
 475               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
 476               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
 477           }
 478       }
 479
 480       if (PonderingEnabled)
 481       {
 482           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
 483           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
 484       }
 485   }
 486
 487   // Set best NodesBetweenPolls interval
 488   if (MaxNodes)
 489       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
 490   else if (myTime && myTime < 1000)
 491       NodesBetweenPolls = 1000;
 492   else if (myTime && myTime < 5000)
 493       NodesBetweenPolls = 5000;
 494   else
 495       NodesBetweenPolls = 30000;
 496
 497   // Write information to search log file
 498   if (UseLogFile)
 499       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
 500               << "infinite: "  << infinite
 501               << " ponder: "   << ponder
 502               << " time: "     << myTime
 503               << " increment: " << myIncrement
 504               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
 505
 506   // LSN filtering. Used only for developing purpose. Disabled by default.
 507   if (   UseLSNFiltering
 508       && loseOnTime)
 509   {
 510       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
 511        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
 512            /* wait here */;
 513   }
 514
 515   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
 516   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
 517
 518   if (UseLSNFiltering)
 519   {
 520       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
 521       // decide to lose on time.
 522       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
 523           && myTime < LSNTime
 524           && myIncrement == 0
 525           && movesToGo == 0
 526           && v < -LSNValue)
 527       {
 528           loseOnTime = true;
 529       }
 530       else if (loseOnTime)
 531       {
 532           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
 533           loseOnTime = false;
 534       }
 535   }
 536
 537   if (UseLogFile)
 538       LogFile.close();
 539
 540   TM.put_threads_to_sleep();
 541
 542   return !Quit;
 543 }
 544
 545
 546 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
 547
 548 void init_search() {
 549
 550   // Init our reduction lookup tables
 551   for (int i = 1; i < 64; i++) // i == depth (OnePly = 1)
 552       for (int j = 1; j < 64; j++) // j == moveNumber
 553       {
 554           double    pvRed = 0.5 + log(double(i)) * log(double(j)) / 6.0;
 555           double nonPVRed = 0.5 + log(double(i)) * log(double(j)) / 3.0;
 556           PVReductionMatrix[i][j]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
 557           NonPVReductionMatrix[i][j] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
 558       }
 559
 560   // Init futility margins array
 561   for (int i = 0; i < 14; i++) // i == depth (OnePly = 2)
 562       for (int j = 0; j < 64; j++) // j == moveNumber
 563       {
 564           FutilityMarginsMatrix[i][j] = (i < 2 ? 0 : 112 * bitScanReverse32(i * i / 2)) - 8 * j; // FIXME: test using log instead of BSR
 565       }
 566
 567   // Init futility move count array
 568   for (int i = 0; i < 32; i++) // i == depth (OnePly = 2)
 569       FutilityMoveCountArray[i] = 3 + (1 << (3 * i / 8));
 570 }
 571
 572
 573 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
 574 // new search from the root.
 575 void SearchStack::init(int ply) {
 576
 577   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
 578   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
 579   reduction = Depth(0);
 580   eval = VALUE_NONE;
 581 }
 582
 583 void SearchStack::initKillers() {
 584
 585   mateKiller = MOVE_NONE;
 586   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
 587       killers[i] = MOVE_NONE;
 588 }
 589
 590 namespace {
 591
 592   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
 593   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
 594   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
 595   // reached.
 596
 597   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
 598
 599     Position p(pos);
 600     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
 601
 602     // searchMoves are verified, copied, scored and sorted
 603     RootMoveList rml(p, searchMoves);
 604
 605     // Handle special case of searching on a mate/stale position
 606     if (rml.move_count() == 0)
 607     {
 608         if (PonderSearch)
 609             wait_for_stop_or_ponderhit();
 610
 611         return pos.is_check()? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
 612     }
 613
 614     // Print RootMoveList c'tor startup scoring to the standard output,
 615     // so that we print information also for iteration 1.
 616     cout << "info depth " << 1 << "\ninfo depth " << 1
 617          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
 618          << " time " << current_search_time()
 619          << " nodes " << TM.nodes_searched()
 620          << " nps " << nps()
 621          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
 622
 623     // Initialize
 624     TT.new_search();
 625     H.clear();
 626     init_ss_array(ss);
 627     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
 628     Iteration = 1;
 629
 630     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
 631     Move EasyMove = MOVE_NONE;
 632     if (   rml.move_count() == 1
 633         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
 634         EasyMove = rml.get_move(0);
 635
 636     // Iterative deepening loop
 637     while (Iteration < PLY_MAX)
 638     {
 639         // Initialize iteration
 640         rml.sort();
 641         Iteration++;
 642         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
 643         if (Iteration <= 5)
 644             ExtraSearchTime = 0;
 645
 646         cout << "info depth " << Iteration << endl;
 647
 648         // Calculate dynamic search window based on previous iterations
 649         Value alpha, beta;
 650
 651         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
 652         {
 653             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
 654             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
 655
 656             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
 657             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
 658
 659             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
 660             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
 661         }
 662         else
 663         {
 664             alpha = - VALUE_INFINITE;
 665             beta  =   VALUE_INFINITE;
 666         }
 667
 668         // Search to the current depth
 669         Value value = root_search(p, ss, rml, alpha, beta);
 670
 671         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
 672         // been overwritten during the search.
 673         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
 674
 675         if (AbortSearch)
 676             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
 677
 678         //Save info about search result
 679         ValueByIteration[Iteration] = value;
 680
 681         // Drop the easy move if it differs from the new best move
 682         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
 683             EasyMove = MOVE_NONE;
 684
 685         if (UseTimeManagement)
 686         {
 687             // Time to stop?
 688             bool stopSearch = false;
 689
 690             // Stop search early if there is only a single legal move,
 691             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
 692             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
 693                 stopSearch = true;
 694
 695             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
 696             if (  Iteration >= 6
 697                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
 698                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
 699                 stopSearch = true;
 700
 701             // Stop search early if one move seems to be much better than the rest
 702             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
 703             if (   Iteration >= 8
 704                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
 705                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
 706                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
 707                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
 708                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
 709                 stopSearch = true;
 710
 711             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
 712             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
 713                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
 714                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
 715
 716             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
 717             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
 718             // move at the next iteration anyway.
 719             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
 720                 stopSearch = true;
 721
 722             if (stopSearch)
 723             {
 724                 if (!PonderSearch)
 725                     break;
 726                 else
 727                     StopOnPonderhit = true;
 728             }
 729         }
 730
 731         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
 732             break;
 733     }
 734
 735     rml.sort();
 736
 737     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
 738     // best move before we are told to do so.
 739     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
 740         wait_for_stop_or_ponderhit();
 741     else
 742         // Print final search statistics
 743         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
 744              << " nps " << nps()
 745              << " time " << current_search_time()
 746              << " hashfull " << TT.full() << endl;
 747
 748     // Print the best move and the ponder move to the standard output
 749     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
 750     {
 751         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
 752         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
 753     }
 754     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
 755     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
 756         cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
 757
 758     cout << endl;
 759
 760     if (UseLogFile)
 761     {
 762         if (dbg_show_mean)
 763             dbg_print_mean(LogFile);
 764
 765         if (dbg_show_hit_rate)
 766             dbg_print_hit_rate(LogFile);
 767
 768         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
 769                 << "\nNodes/second: " << nps()
 770                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]);
 771
 772         StateInfo st;
 773         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
 774         LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) << endl;
 775     }
 776     return rml.get_move_score(0);
 777   }
 778
 779
 780   // root_search() is the function which searches the root node. It is
 781   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
 782   // scheme and prints some information to the standard output.
 783
 784   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value& oldAlpha, Value& beta) {
 785
 786     int64_t nodes;
 787     Move move;
 788     StateInfo st;
 789     Depth depth, ext, newDepth;
 790     Value value;
 791     CheckInfo ci(pos);
 792     int researchCount = 0;
 793     bool moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
 794     Value alpha = oldAlpha;
 795     bool isCheck = pos.is_check();
 796
 797     // Evaluate the position statically
 798     EvalInfo ei;
 799     ss[0].eval = !isCheck ? evaluate(pos, ei, 0) : VALUE_NONE;
 800
 801     while (1) // Fail low loop
 802     {
 803
 804         // Loop through all the moves in the root move list
 805         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
 806         {
 807             if (alpha >= beta)
 808             {
 809                 // We failed high, invalidate and skip next moves, leave node-counters
 810                 // and beta-counters as they are and quickly return, we will try to do
 811                 // a research at the next iteration with a bigger aspiration window.
 812                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
 813                 continue;
 814             }
 815
 816             RootMoveNumber = i + 1;
 817
 818             // Save the current node count before the move is searched
 819             nodes = TM.nodes_searched();
 820
 821             // Reset beta cut-off counters
 822             TM.resetBetaCounters();
 823
 824             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
 825             // the standard output.
 826             move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
 827
 828             if (current_search_time() >= 1000)
 829                 cout << "info currmove " << move
 830                      << " currmovenumber " << RootMoveNumber << endl;
 831
 832             // Decide search depth for this move
 833             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
 834             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
 835             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
 836             ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
 837             newDepth = depth + ext;
 838
 839             value = - VALUE_INFINITE;
 840
 841             while (1) // Fail high loop
 842             {
 843
 844                 // Make the move, and search it
 845                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
 846
 847                 if (i < MultiPV || value > alpha)
 848                 {
 849                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
 850                     if (MultiPV > 1)
 851                         alpha = -VALUE_INFINITE;
 852
 853                     value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
 854                 }
 855                 else
 856                 {
 857                     // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
 858                     // if the move fails high will be re-searched at full depth.
 859                     bool doFullDepthSearch = true;
 860
 861                     if (   depth >= 3*OnePly // FIXME was newDepth
 862                         && !dangerous
 863                         && !captureOrPromotion
 864                         && !move_is_castle(move))
 865                     {
 866                         ss[0].reduction = pv_reduction(depth, RootMoveNumber - MultiPV + 1);
 867                         if (ss[0].reduction)
 868                         {
 869                             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[0].reduction, 1, true, 0);
 870                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
 871                         }
 872                     }
 873
 874                     if (doFullDepthSearch)
 875                     {
 876                         ss[0].reduction = Depth(0);
 877                         value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
 878
 879                         if (value > alpha)
 880                             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
 881                     }
 882                 }
 883
 884                 pos.undo_move(move);
 885
 886                 // Can we exit fail high loop ?
 887                 if (AbortSearch || value < beta)
 888                     break;
 889
 890                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update score
 891                 // before research in case we run out of time while researching.
 892                 rml.set_move_score(i, value);
 893                 update_pv(ss, 0);
 894                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
 895                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
 896
 897                 // Print search information to the standard output
 898                 cout << "info depth " << Iteration
 899                      << " score " << value_to_string(value)
 900                      << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
 901                         ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
 902                      << " time "  << current_search_time()
 903                      << " nodes " << TM.nodes_searched()
 904                      << " nps "   << nps()
 905                      << " pv ";
 906
 907                 for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
 908                     cout << ss[0].pv[j] << " ";
 909
 910                 cout << endl;
 911
 912                 if (UseLogFile)
 913                 {
 914                     ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
 915                                     : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
 916
 917                     LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
 918                                          TM.nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
 919                 }
 920
 921                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
 922                 researchCount++;
 923                 beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCount), VALUE_INFINITE);
 924
 925             } // End of fail high loop
 926
 927             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
 928             // was aborted because the user interrupted the search or because we
 929             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
 930             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
 931             // move and/or PV.
 932             if (AbortSearch)
 933                 break;
 934
 935             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
 936             // info is used to sort the root moves at the next iteration.
 937             int64_t our, their;
 938             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
 939             rml.set_beta_counters(i, our, their);
 940             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
 941
 942             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
 943
 944             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
 945                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
 946             else
 947             {
 948                 // PV move or new best move!
 949
 950                 // Update PV
 951                 rml.set_move_score(i, value);
 952                 update_pv(ss, 0);
 953                 TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
 954                 rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
 955
 956                 if (MultiPV == 1)
 957                 {
 958                     // We record how often the best move has been changed in each
 959                     // iteration. This information is used for time managment: When
 960                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
 961                     if (i > 0)
 962                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
 963
 964                     // Print search information to the standard output
 965                     cout << "info depth " << Iteration
 966                          << " score " << value_to_string(value)
 967                          << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
 968                             ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
 969                          << " time "  << current_search_time()
 970                          << " nodes " << TM.nodes_searched()
 971                          << " nps "   << nps()
 972                          << " pv ";
 973
 974                     for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
 975                         cout << ss[0].pv[j] << " ";
 976
 977                     cout << endl;
 978
 979                     if (UseLogFile)
 980                     {
 981                         ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
 982                                         : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
 983
 984                         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
 985                                              TM.nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
 986                     }
 987                     if (value > alpha)
 988                         alpha = value;
 989                 }
 990                 else // MultiPV > 1
 991                 {
 992                     rml.sort_multipv(i);
 993                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
 994                     {
 995                         cout << "info multipv " << j + 1
 996                              << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
 997                              << " depth " << ((j <= i)? Iteration : Iteration - 1)
 998                              << " time " << current_search_time()
 999                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
1000                              << " nps " << nps()
1001                              << " pv ";
1002
1003                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
1004                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1005
1006                         cout << endl;
1007                     }
1008                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV-1));
1009                 }
1010             } // PV move or new best move
1011
1012             assert(alpha >= oldAlpha);
1013
1014             AspirationFailLow = (alpha == oldAlpha);
1015
1016             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
1017                 StopOnPonderhit = false;
1018         }
1019
1020         // Can we exit fail low loop ?
1021         if (AbortSearch || alpha > oldAlpha)
1022             break;
1023
1024         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1025         researchCount++;
1026         alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCount), -VALUE_INFINITE);
1027         oldAlpha = alpha;
1028
1029     } // Fail low loop
1030
1031     return alpha;
1032   }
1033
1034
1035   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1036
1037   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1038                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1039
1040     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1041     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1042     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1043     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1044
1045     Move movesSearched[256];
1046     StateInfo st;
1047     const TTEntry* tte;
1048     Move ttMove, move;
1049     Depth ext, newDepth;
1050     Value oldAlpha, value;
1051     bool isCheck, mateThreat, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1052     int moveCount = 0;
1053     Value bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1054
1055     if (depth < OnePly)
1056         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1057
1058     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1059     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1060     init_node(ss, ply, threadID);
1061
1062     // After init_node() that calls poll()
1063     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1064         return Value(0);
1065
1066     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1067         return VALUE_DRAW;
1068
1069     // Mate distance pruning
1070     oldAlpha = alpha;
1071     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1072     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1073     if (alpha >= beta)
1074         return alpha;
1075
1076     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1077     // pruning, but only for move ordering. This is to avoid problems in
1078     // the following areas:
1079     //
1080     // * Repetition draw detection
1081     // * Fifty move rule detection
1082     // * Searching for a mate
1083     // * Printing of full PV line
1084     //
1085     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1086     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1087
1088     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1089     if (   UseIIDAtPVNodes
1090         && depth >= 5*OnePly
1091         && ttMove == MOVE_NONE)
1092     {
1093         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1094         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1095         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1096     }
1097
1098     isCheck = pos.is_check();
1099     if (!isCheck)
1100     {
1101         // Update gain statistics of the previous move that lead
1102         // us in this position.
1103         EvalInfo ei;
1104         ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1105         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1106     }
1107
1108     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1109     // to search all moves
1110     mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1111     CheckInfo ci(pos);
1112     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1113
1114     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
1115     // occurs.
1116     while (   alpha < beta
1117            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1118            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1119     {
1120       assert(move_is_ok(move));
1121
1122       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1123       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1124       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1125
1126       // Decide the new search depth
1127       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1128
1129       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1130       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1131       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1132       if (   depth >= 6 * OnePly
1133           && tte
1134           && move == tte->move()
1135           && ext < OnePly
1136           && is_lower_bound(tte->type())
1137           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1138       {
1139           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1140
1141           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1142           {
1143               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingleReplyMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1144
1145               if (excValue < ttValue - SingleReplyMargin)
1146                   ext = OnePly;
1147           }
1148       }
1149
1150       newDepth = depth - OnePly + ext;
1151
1152       // Update current move
1153       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1154
1155       // Make and search the move
1156       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1157
1158       if (moveCount == 1) // The first move in list is the PV
1159           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1160       else
1161       {
1162         // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1163         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1164         bool doFullDepthSearch = true;
1165
1166         if (    depth >= 3*OnePly
1167             && !dangerous
1168             && !captureOrPromotion
1169             && !move_is_castle(move)
1170             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1171         {
1172             ss[ply].reduction = pv_reduction(depth, moveCount);
1173             if (ss[ply].reduction)
1174             {
1175                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1176                 doFullDepthSearch = (value > alpha);
1177             }
1178         }
1179
1180         if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
1181         {
1182             ss[ply].reduction = Depth(0);
1183             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1184             if (value > alpha && value < beta)
1185                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1186         }
1187       }
1188       pos.undo_move(move);
1189
1190       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1191
1192       // New best move?
1193       if (value > bestValue)
1194       {
1195           bestValue = value;
1196           if (value > alpha)
1197           {
1198               alpha = value;
1199               update_pv(ss, ply);
1200               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1201                   ss[ply].mateKiller = move;
1202           }
1203       }
1204
1205       // Split?
1206       if (   TM.active_threads() > 1
1207           && bestValue < beta
1208           && depth >= MinimumSplitDepth
1209           && Iteration <= 99
1210           && TM.available_thread_exists(threadID)
1211           && !AbortSearch
1212           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1213           && TM.split(pos, ss, ply, &alpha, &beta, &bestValue, VALUE_NONE,
1214                       depth, &moveCount, &mp, threadID, true))
1215           break;
1216     }
1217
1218     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1219     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1220     if (moveCount == 0)
1221         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1222
1223     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1224     // history counters, and killer moves.
1225     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1226         return bestValue;
1227
1228     if (bestValue <= oldAlpha)
1229         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1230
1231     else if (bestValue >= beta)
1232     {
1233         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1234         move = ss[ply].pv[ply];
1235         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1236         {
1237             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1238             update_killers(move, ss[ply]);
1239         }
1240         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1241     }
1242     else
1243         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1244
1245     return bestValue;
1246   }
1247
1248
1249   // search() is the search function for zero-width nodes.
1250
1251   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1252                int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1253
1254     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1255     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1256     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1257
1258     Move movesSearched[256];
1259     EvalInfo ei;
1260     StateInfo st;
1261     const TTEntry* tte;
1262     Move ttMove, move;
1263     Depth ext, newDepth;
1264     Value bestValue, staticValue, nullValue, value, futilityValue, futilityValueScaled;
1265     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1266     bool mateThreat = false;
1267     int moveCount = 0;
1268     futilityValue = staticValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1269
1270     if (depth < OnePly)
1271         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1272
1273     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1274     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1275     init_node(ss, ply, threadID);
1276
1277     // After init_node() that calls poll()
1278     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1279         return Value(0);
1280
1281     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1282         return VALUE_DRAW;
1283
1284     // Mate distance pruning
1285     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1286         return beta;
1287
1288     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1289         return beta - 1;
1290
1291     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1292     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exsists.
1293     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1294
1295     // Transposition table lookup
1296     tte = TT.retrieve(posKey);
1297     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1298
1299     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1300     {
1301         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1302         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1303     }
1304
1305     isCheck = pos.is_check();
1306
1307     // Evaluate the position statically
1308     if (!isCheck)
1309     {
1310         if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1311             staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1312         else
1313             staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1314
1315         ss[ply].eval = staticValue;
1316         futilityValue = staticValue + futility_margin(depth, 0); //FIXME: Remove me, only for split
1317         staticValue = refine_eval(tte, staticValue, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1318         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1319     }
1320
1321     // Static null move pruning. We're betting that the opponent doesn't have
1322     // a move that will reduce the score by more than FutilityMargins[int(depth)]
1323     // if we do a null move.
1324     if (  !isCheck
1325         && allowNullmove
1326         && depth < RazorDepth
1327         && staticValue - futility_margin(depth, 0) >= beta)
1328         return staticValue - futility_margin(depth, 0);
1329
1330     // Null move search
1331     if (    allowNullmove
1332         &&  depth > OnePly
1333         && !isCheck
1334         && !value_is_mate(beta)
1335         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1336         &&  staticValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0))
1337     {
1338         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1339
1340         pos.do_null_move(st);
1341
1342         // Null move dynamic reduction based on depth
1343         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1344
1345         // Null move dynamic reduction based on value
1346         if (staticValue - beta > PawnValueMidgame)
1347             R++;
1348
1349         nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1350
1351         pos.undo_null_move();
1352
1353         if (nullValue >= beta)
1354         {
1355             if (depth < 6 * OnePly)
1356                 return beta;
1357
1358             // Do zugzwang verification search
1359             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1360             if (v >= beta)
1361                 return beta;
1362         } else {
1363             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1364             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1365             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1366             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1367             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1368             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1369             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1370                 mateThreat = true;
1371
1372             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1373             if (   depth < ThreatDepth
1374                 && ss[ply - 1].reduction
1375                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1376                 return beta - 1;
1377         }
1378     }
1379     // Null move search not allowed, try razoring
1380     else if (   !value_is_mate(beta)
1381              && !isCheck
1382              && depth < RazorDepth
1383              && staticValue < beta - (NullMoveMargin + 16 * depth)
1384              && ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1385              && ttMove == MOVE_NONE
1386              && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1387     {
1388         Value rbeta = beta - (NullMoveMargin + 16 * depth);
1389         Value v = qsearch(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1390         if (v < rbeta)
1391           return v;
1392     }
1393
1394     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1395     if (UseIIDAtNonPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 8*OnePly &&
1396         !isCheck && ss[ply].eval >= beta - IIDMargin)
1397     {
1398         search(pos, ss, beta, Min(depth/2, depth-2*OnePly), ply, false, threadID);
1399         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1400         tte = TT.retrieve(posKey);
1401     }
1402
1403     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1404     // to search all moves.
1405     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1406     CheckInfo ci(pos);
1407
1408     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1409     while (   bestValue < beta
1410            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1411            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1412     {
1413       assert(move_is_ok(move));
1414
1415       if (move == excludedMove)
1416           continue;
1417
1418       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1419       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1420       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1421
1422       // Decide the new search depth
1423       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1424
1425       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1426       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1427       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1428       if (   depth >= 8 * OnePly
1429           && tte
1430           && move == tte->move()
1431           && !excludedMove // Do not allow recursive single-reply search
1432           && ext < OnePly
1433           && is_lower_bound(tte->type())
1434           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1435       {
1436           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1437
1438           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1439           {
1440               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingleReplyMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1441
1442               if (excValue < ttValue - SingleReplyMargin)
1443                   ext = OnePly;
1444           }
1445       }
1446
1447       newDepth = depth - OnePly + ext;
1448
1449       // Update current move
1450       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1451
1452       // Futility pruning
1453       if (   !isCheck
1454           && !dangerous
1455           && !captureOrPromotion
1456           && !move_is_castle(move)
1457           &&  move != ttMove)
1458       {
1459           // Move count based pruning
1460           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1461               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1462               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1463               continue;
1464
1465           // Value based pruning
1466           Depth predictedDepth = newDepth - nonpv_reduction(depth, moveCount); //FIXME: We are ignoring condition: depth >= 3*OnePly, BUG??
1467           futilityValueScaled =  ss[ply].eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1468                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move)) + 45;
1469
1470           if (futilityValueScaled < beta)
1471           {
1472               if (futilityValueScaled > bestValue)
1473                   bestValue = futilityValueScaled;
1474               continue;
1475           }
1476       }
1477
1478       // Make and search the move
1479       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1480
1481       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1482       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1483       bool doFullDepthSearch = true;
1484
1485       if (    depth >= 3*OnePly
1486           && !dangerous
1487           && !captureOrPromotion
1488           && !move_is_castle(move)
1489           && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1490       {
1491           ss[ply].reduction = nonpv_reduction(depth, moveCount);
1492           if (ss[ply].reduction)
1493           {
1494               value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1495               doFullDepthSearch = (value >= beta);
1496           }
1497       }
1498
1499       if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
1500       {
1501           ss[ply].reduction = Depth(0);
1502           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1503       }
1504       pos.undo_move(move);
1505
1506       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1507
1508       // New best move?
1509       if (value > bestValue)
1510       {
1511           bestValue = value;
1512           if (value >= beta)
1513               update_pv(ss, ply);
1514
1515           if (value == value_mate_in(ply + 1))
1516               ss[ply].mateKiller = move;
1517       }
1518
1519       // Split?
1520       if (   TM.active_threads() > 1
1521           && bestValue < beta
1522           && depth >= MinimumSplitDepth
1523           && Iteration <= 99
1524           && TM.available_thread_exists(threadID)
1525           && !AbortSearch
1526           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1527           && TM.split(pos, ss, ply, &beta, &beta, &bestValue, futilityValue, //FIXME: SMP & futilityValue
1528                       depth, &moveCount, &mp, threadID, false))
1529           break;
1530     }
1531
1532     // All legal moves have been searched. A special case: If there were
1533     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1534     if (!moveCount)
1535         return excludedMove ? beta - 1 : (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1536
1537     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1538     // history counters, and killer moves.
1539     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1540         return bestValue;
1541
1542     if (bestValue < beta)
1543         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1544     else
1545     {
1546         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1547         move = ss[ply].pv[ply];
1548         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1549         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1550         {
1551             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1552             update_killers(move, ss[ply]);
1553         }
1554
1555     }
1556
1557     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1558
1559     return bestValue;
1560   }
1561
1562
1563   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1564   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1565   // less than OnePly).
1566
1567   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1568                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1569
1570     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1571     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1572     assert(depth <= 0);
1573     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1574     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1575
1576     EvalInfo ei;
1577     StateInfo st;
1578     Move ttMove, move;
1579     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1580     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1581     const TTEntry* tte = NULL;
1582     int moveCount = 0;
1583     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1584     Value oldAlpha = alpha;
1585
1586     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1587     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1588     init_node(ss, ply, threadID);
1589
1590     // After init_node() that calls poll()
1591     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1592         return Value(0);
1593
1594     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1595         return VALUE_DRAW;
1596
1597     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1598     // pruning, but only for move ordering.
1599     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1600     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1601
1602     if (!pvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1603     {
1604         assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1605
1606         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1607         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1608     }
1609
1610     isCheck = pos.is_check();
1611
1612     // Evaluate the position statically
1613     if (isCheck)
1614         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1615     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1616         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1617     else
1618         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1619
1620     if (!isCheck)
1621     {
1622         ss[ply].eval = staticValue;
1623         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1624     }
1625
1626     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1627     // at least beta.
1628     bestValue = staticValue;
1629
1630     if (bestValue >= beta)
1631     {
1632         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1633         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] == 0)
1634             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1635
1636         return bestValue;
1637     }
1638
1639     if (bestValue > alpha)
1640         alpha = bestValue;
1641
1642     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1643     bool deepChecks = depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8;
1644
1645     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1646     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1647     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1648     // and we are near beta) will be generated.
1649     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1650     CheckInfo ci(pos);
1651     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1652     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.futilityMargin[pos.side_to_move()];
1653
1654     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1655     // occurs.
1656     while (   alpha < beta
1657            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1658     {
1659       assert(move_is_ok(move));
1660
1661       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1662
1663       // Update current move
1664       moveCount++;
1665       ss[ply].currentMove = move;
1666
1667       // Futility pruning
1668       if (   enoughMaterial
1669           && !isCheck
1670           && !pvNode
1671           && !moveIsCheck
1672           &&  move != ttMove
1673           && !move_is_promotion(move)
1674           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1675       {
1676           futilityValue =  futilityBase
1677                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1678                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1679
1680           if (futilityValue < alpha)
1681           {
1682               if (futilityValue > bestValue)
1683                   bestValue = futilityValue;
1684               continue;
1685           }
1686       }
1687
1688       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1689       evasionPrunable =   isCheck
1690                        && bestValue != -VALUE_INFINITE
1691                        && !pos.move_is_capture(move)
1692                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1693                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1694
1695       // Don't search moves with negative SEE values
1696       if (   (!isCheck || evasionPrunable)
1697           && !pvNode
1698           &&  move != ttMove
1699           && !move_is_promotion(move)
1700           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1701           continue;
1702
1703       // Make and search the move
1704       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1705       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1706       pos.undo_move(move);
1707
1708       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1709
1710       // New best move?
1711       if (value > bestValue)
1712       {
1713           bestValue = value;
1714           if (value > alpha)
1715           {
1716               alpha = value;
1717               update_pv(ss, ply);
1718           }
1719        }
1720     }
1721
1722     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1723     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1724     if (!moveCount && pos.is_check()) // Mate!
1725         return value_mated_in(ply);
1726
1727     // Update transposition table
1728     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1729     if (bestValue <= oldAlpha)
1730     {
1731         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1732         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1733         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1734         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1735     }
1736     else if (bestValue >= beta)
1737     {
1738         move = ss[ply].pv[ply];
1739         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1740
1741         // Update killers only for good checking moves
1742         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1743             update_killers(move, ss[ply]);
1744     }
1745     else
1746         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss[ply].pv[ply]);
1747
1748     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1749
1750     return bestValue;
1751   }
1752
1753
1754   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1755   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1756   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1757   // table, done a null move search, and searched the first move before
1758   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1759   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1760   // care of after we return from the split point.
1761
1762   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1763
1764     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1765     assert(TM.active_threads() > 1);
1766
1767     Position pos(*sp->pos);
1768     CheckInfo ci(pos);
1769     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1770     Value value = -VALUE_INFINITE;
1771     Move move;
1772     int moveCount;
1773     bool isCheck = pos.is_check();
1774     bool useFutilityPruning =     sp->depth < 7 * OnePly //FIXME: sync with search
1775                               && !isCheck;
1776
1777     while (    lock_grab_bool(&(sp->lock))
1778            &&  sp->bestValue < sp->beta
1779            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1780            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1781     {
1782       moveCount = ++sp->moves;
1783       lock_release(&(sp->lock));
1784
1785       assert(move_is_ok(move));
1786
1787       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1788       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1789
1790       ss[sp->ply].currentMove = move;
1791
1792       // Decide the new search depth
1793       bool dangerous;
1794       Depth ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1795       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1796
1797       // Prune?
1798       if (    useFutilityPruning
1799           && !dangerous
1800           && !captureOrPromotion)
1801       {
1802           // Move count based pruning
1803           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1804               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
1805               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1806               continue;
1807
1808           // Value based pruning
1809           Value futilityValueScaled = sp->futilityValue - moveCount * 8; //FIXME: sync with search
1810
1811           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1812           {
1813               if (futilityValueScaled > sp->bestValue) // Less then 1% of cases
1814               {
1815                   lock_grab(&(sp->lock));
1816                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1817                       sp->bestValue = futilityValueScaled;
1818                   lock_release(&(sp->lock));
1819               }
1820               continue;
1821           }
1822       }
1823
1824       // Make and search the move.
1825       StateInfo st;
1826       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1827
1828       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1829       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1830       bool doFullDepthSearch = true;
1831
1832       if (   !dangerous
1833           && !captureOrPromotion
1834           && !move_is_castle(move)
1835           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1836       {
1837           ss[sp->ply].reduction = nonpv_reduction(sp->depth, moveCount);
1838           if (ss[sp->ply].reduction)
1839           {
1840               value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1841               doFullDepthSearch = (value >= sp->beta);
1842           }
1843       }
1844
1845       if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
1846       {
1847           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1848           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1849       }
1850       pos.undo_move(move);
1851
1852       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1853
1854       if (TM.thread_should_stop(threadID))
1855       {
1856           lock_grab(&(sp->lock));
1857           break;
1858       }
1859
1860       // New best move?
1861       if (value > sp->bestValue) // Less then 2% of cases
1862       {
1863           // Recursive locking, lock current split point and its ancestors to
1864           // guarantee thread_should_stop() and sp_update_pv() are race free.
1865           SplitPoint* spChain[MAX_THREADS * ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
1866           int cnt = 0;
1867           for (spChain[cnt] = sp; spChain[cnt]; )
1868           {
1869               lock_grab(&(spChain[cnt++]->lock));
1870               spChain[cnt] = spChain[cnt - 1]->parent;
1871           }
1872
1873           if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1874           {
1875               sp->bestValue = value;
1876               if (sp->bestValue >= sp->beta)
1877               {
1878                   sp->stopRequest = true;
1879                   sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1880               }
1881           }
1882
1883           // Release locks in reverse order
1884           while (cnt > 0)
1885               lock_release(&(spChain[--cnt]->lock));
1886       }
1887     }
1888
1889     /* Here we have the lock still grabbed */
1890
1891     sp->cpus--;
1892     sp->slaves[threadID] = 0;
1893
1894     lock_release(&(sp->lock));
1895   }
1896
1897
1898   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1899   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1900   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1901   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1902   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1903   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
1904   // after we return from the split point.
1905
1906   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
1907
1908     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1909     assert(TM.active_threads() > 1);
1910
1911     Position pos(*sp->pos);
1912     CheckInfo ci(pos);
1913     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1914     Value value = -VALUE_INFINITE;
1915     int moveCount;
1916     Move move;
1917
1918     while (    lock_grab_bool(&(sp->lock))
1919            &&  sp->alpha < sp->beta
1920            && !TM.thread_should_stop(threadID)
1921            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1922     {
1923       moveCount = ++sp->moves;
1924       lock_release(&(sp->lock));
1925
1926       assert(move_is_ok(move));
1927
1928       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1929       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1930
1931       ss[sp->ply].currentMove = move;
1932
1933       // Decide the new search depth
1934       bool dangerous;
1935       Depth ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1936       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1937
1938       // Make and search the move.
1939       StateInfo st;
1940       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1941
1942       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1943       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1944       bool doFullDepthSearch = true;
1945
1946       if (   !dangerous
1947           && !captureOrPromotion
1948           && !move_is_castle(move)
1949           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1950       {
1951           ss[sp->ply].reduction = pv_reduction(sp->depth, moveCount);
1952           if (ss[sp->ply].reduction)
1953           {
1954               Value localAlpha = sp->alpha;
1955               value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1956               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1957           }
1958       }
1959
1960       if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
1961       {
1962           Value localAlpha = sp->alpha;
1963           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1964           value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1965
1966           if (value > localAlpha && value < sp->beta)
1967           {
1968               // If another thread has failed high then sp->alpha has been increased
1969               // to be higher or equal then beta, if so, avoid to start a PV search.
1970               localAlpha = sp->alpha;
1971               if (localAlpha < sp->beta)
1972                   value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
1973               else
1974                   assert(TM.thread_should_stop(threadID));
1975         }
1976       }
1977       pos.undo_move(move);
1978
1979       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1980
1981       if (TM.thread_should_stop(threadID))
1982       {
1983           lock_grab(&(sp->lock));
1984           break;
1985       }
1986
1987       // New best move?
1988       if (value > sp->bestValue) // Less then 2% of cases
1989       {
1990           // Recursive locking, lock current split point and its ancestors to
1991           // guarantee thread_should_stop() and sp_update_pv() are race free.
1992           SplitPoint* spChain[MAX_THREADS * ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
1993           int cnt = 0;
1994           for (spChain[cnt] = sp; spChain[cnt]; )
1995           {
1996               lock_grab(&(spChain[cnt++]->lock));
1997               spChain[cnt] = spChain[cnt - 1]->parent;
1998           }
1999
2000           if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
2001           {
2002               sp->bestValue = value;
2003               if (value > sp->alpha)
2004               {
2005                   // Ask threads to stop before to modify sp->alpha
2006                   if (value >= sp->beta)
2007                       sp->stopRequest = true;
2008
2009                   sp->alpha = value;
2010
2011                   sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
2012                   if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
2013                       ss[sp->ply].mateKiller = move;
2014               }
2015           }
2016
2017           // Release locks in reverse order
2018           while (cnt > 0)
2019               lock_release(&(spChain[--cnt]->lock));
2020       }
2021     }
2022
2023     /* Here we have the lock still grabbed */
2024
2025     sp->cpus--;
2026     sp->slaves[threadID] = 0;
2027
2028     lock_release(&(sp->lock));
2029   }
2030
2031
2032   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2033   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the
2034   // search stack object corresponding to the current node. Once every
2035   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2036   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2037
2038   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2039
2040     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2041     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
2042
2043     TM.incrementNodeCounter(threadID);
2044
2045     if (threadID == 0)
2046     {
2047         NodesSincePoll++;
2048         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
2049         {
2050             poll();
2051             NodesSincePoll = 0;
2052         }
2053     }
2054     ss[ply].init(ply);
2055     ss[ply + 2].initKillers();
2056     TM.print_current_line(ss, ply, threadID);
2057   }
2058
2059
2060   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
2061   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
2062   // current node.
2063
2064   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2065
2066     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2067
2068     int p;
2069
2070     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2071
2072     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2073         ss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2074
2075     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2076   }
2077
2078
2079   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
2080   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2081   // the PV at the parent node.
2082
2083   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
2084
2085     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2086
2087     int p;
2088
2089     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2090
2091     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2092         ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2093
2094     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2095   }
2096
2097
2098   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2099   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2100   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
2101   // to be the move that was made to reach the current position, while the
2102   // second move is assumed to be a move from the current position.
2103
2104   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
2105
2106     Square f1, t1, f2, t2;
2107     Piece p;
2108
2109     assert(move_is_ok(m1));
2110     assert(move_is_ok(m2));
2111
2112     if (m2 == MOVE_NONE)
2113         return false;
2114
2115     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
2116     f2 = move_from(m2);
2117     t1 = move_to(m1);
2118     if (f2 == t1)
2119         return true;
2120
2121     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
2122     t2 = move_to(m2);
2123     f1 = move_from(m1);
2124     if (t2 == f1)
2125         return true;
2126
2127     // Case 3: Moving through the vacated square
2128     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
2129         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2130       return true;
2131
2132     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
2133     p = pos.piece_on(t1);
2134     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
2135         return true;
2136
2137     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
2138     if (    piece_is_slider(p)
2139         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
2140         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
2141     {
2142         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
2143         // move is the opposite of the checking piece.
2144         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
2145         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
2146
2147         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
2148             return true;
2149     }
2150     return false;
2151   }
2152
2153
2154   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2155   // eventually compensated for the ply.
2156
2157   bool value_is_mate(Value value) {
2158
2159     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2160
2161     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2162           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2163   }
2164
2165
2166   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2167   // killer moves of that ply.
2168
2169   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2170
2171       const Move* k = ss.killers;
2172       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2173           if (*k == m)
2174               return true;
2175
2176       return false;
2177   }
2178
2179
2180   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2181   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
2182   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2183   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2184   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2185   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2186
2187   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool captureOrPromotion,
2188                   bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2189
2190     assert(m != MOVE_NONE);
2191
2192     Depth result = Depth(0);
2193     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
2194
2195     if (*dangerous)
2196     {
2197         if (moveIsCheck)
2198             result += CheckExtension[pvNode];
2199
2200         if (singleEvasion)
2201             result += SingleEvasionExtension[pvNode];
2202
2203         if (mateThreat)
2204             result += MateThreatExtension[pvNode];
2205     }
2206
2207     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2208     {
2209         Color c = pos.side_to_move();
2210         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2211         {
2212             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2213             *dangerous = true;
2214         }
2215         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2216         {
2217             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2218             *dangerous = true;
2219         }
2220     }
2221
2222     if (   captureOrPromotion
2223         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2224         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2225             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2226         && !move_is_promotion(m)
2227         && !move_is_ep(m))
2228     {
2229         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2230         *dangerous = true;
2231     }
2232
2233     if (   pvNode
2234         && captureOrPromotion
2235         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2236         && pos.see_sign(m) >= 0)
2237     {
2238         result += OnePly/2;
2239         *dangerous = true;
2240     }
2241
2242     return Min(result, OnePly);
2243   }
2244
2245
2246   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2247   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
2248   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2249   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
2250   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
2251   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2252   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2253
2254   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2255
2256     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2257   }
2258
2259
2260   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
2261   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2262   // candidates for pruning.
2263
2264   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2265
2266     assert(move_is_ok(m));
2267     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2268     assert(!pos.move_is_check(m));
2269     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2270     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2271
2272     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2273
2274     // Prune if there isn't any threat move
2275     if (threat == MOVE_NONE)
2276         return true;
2277
2278     mfrom = move_from(m);
2279     mto = move_to(m);
2280     tfrom = move_from(threat);
2281     tto = move_to(threat);
2282
2283     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2284     if (mfrom == tto)
2285         return false;
2286
2287     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2288     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2289     if (   pos.move_is_capture(threat)
2290         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2291             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2292         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2293         return false;
2294
2295     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2296     // prune safe moves which block its ray.
2297     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2298         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2299         && pos.see_sign(m) >= 0)
2300         return false;
2301
2302     return true;
2303   }
2304
2305
2306   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2307   // can be used at a given point in search.
2308
2309   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2310
2311     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2312
2313     return   (   tte->depth() >= depth
2314               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2315               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2316
2317           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2318               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2319   }
2320
2321
2322   // refine_eval() returns the transposition table score if
2323   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2324
2325   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2326
2327       if (!tte)
2328           return defaultEval;
2329
2330       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2331
2332       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2333           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2334           return v;
2335
2336       return defaultEval;
2337   }
2338
2339
2340   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2341   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2342
2343   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2344                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2345
2346     Move m;
2347
2348     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2349
2350     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2351     {
2352         m = movesSearched[i];
2353
2354         assert(m != move);
2355
2356         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2357             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2358     }
2359   }
2360
2361
2362   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2363   // among the killer moves of that ply.
2364
2365   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2366
2367     if (m == ss.killers[0])
2368         return;
2369
2370     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2371         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2372
2373     ss.killers[0] = m;
2374   }
2375
2376
2377   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2378   // the static position evaluation before and after the move.
2379
2380   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2381
2382     if (   m != MOVE_NULL
2383         && before != VALUE_NONE
2384         && after != VALUE_NONE
2385         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2386         && !move_is_castle(m)
2387         && !move_is_promotion(m))
2388         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2389   }
2390
2391
2392   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2393   // since the beginning of the current search.
2394
2395   int current_search_time() {
2396
2397     return get_system_time() - SearchStartTime;
2398   }
2399
2400
2401   // nps() computes the current nodes/second count.
2402
2403   int nps() {
2404
2405     int t = current_search_time();
2406     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2407   }
2408
2409
2410   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2411   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2412   // search.
2413
2414   void poll() {
2415
2416     static int lastInfoTime;
2417     int t = current_search_time();
2418
2419     //  Poll for input
2420     if (Bioskey())
2421     {
2422         // We are line oriented, don't read single chars
2423         std::string command;
2424
2425         if (!std::getline(std::cin, command))
2426             command = "quit";
2427
2428         if (command == "quit")
2429         {
2430             AbortSearch = true;
2431             PonderSearch = false;
2432             Quit = true;
2433             return;
2434         }
2435         else if (command == "stop")
2436         {
2437             AbortSearch = true;
2438             PonderSearch = false;
2439         }
2440         else if (command == "ponderhit")
2441             ponderhit();
2442     }
2443
2444     // Print search information
2445     if (t < 1000)
2446         lastInfoTime = 0;
2447
2448     else if (lastInfoTime > t)
2449         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2450         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2451         lastInfoTime = 0;
2452
2453     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2454     {
2455         lastInfoTime = t;
2456         lock_grab(&TM.IOLock);
2457
2458         if (dbg_show_mean)
2459             dbg_print_mean();
2460
2461         if (dbg_show_hit_rate)
2462             dbg_print_hit_rate();
2463
2464         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2465              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2466
2467         lock_release(&TM.IOLock);
2468
2469         if (ShowCurrentLine)
2470             TM.threads[0].printCurrentLineRequest = true;
2471     }
2472
2473     // Should we stop the search?
2474     if (PonderSearch)
2475         return;
2476
2477     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2478                            && !AspirationFailLow
2479                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2480
2481     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2482                      || stillAtFirstMove;
2483
2484     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2485         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2486         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2487         AbortSearch = true;
2488   }
2489
2490
2491   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2492   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2493   // it correctly predicted the opponent's move.
2494
2495   void ponderhit() {
2496
2497     int t = current_search_time();
2498     PonderSearch = false;
2499
2500     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2501                            && !AspirationFailLow
2502                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2503
2504     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2505                      || stillAtFirstMove;
2506
2507     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2508         AbortSearch = true;
2509   }
2510
2511
2512   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2513
2514   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2515
2516     for (int i = 0; i < 3; i++)
2517     {
2518         ss[i].init(i);
2519         ss[i].initKillers();
2520     }
2521   }
2522
2523
2524   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2525   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2526   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2527   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2528   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2529   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2530
2531   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2532
2533     std::string command;
2534
2535     while (true)
2536     {
2537         if (!std::getline(std::cin, command))
2538             command = "quit";
2539
2540         if (command == "quit")
2541         {
2542             Quit = true;
2543             break;
2544         }
2545         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2546             break;
2547     }
2548   }
2549
2550
2551   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2552   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2553   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2554   // threads and one for Windows threads.
2555
2556 #if !defined(_MSC_VER)
2557
2558   void* init_thread(void *threadID) {
2559
2560     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2561     return NULL;
2562   }
2563
2564 #else
2565
2566   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2567
2568     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2569     return NULL;
2570   }
2571
2572 #endif
2573
2574
2575   /// The ThreadsManager class
2576
2577   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2578   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2579   // counters used to sort the moves at root.
2580
2581   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2582
2583     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2584         threads[i].nodes = 0ULL;
2585   }
2586
2587   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2588
2589     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2590         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2591   }
2592
2593   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2594
2595     int64_t result = 0ULL;
2596     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2597         result += threads[i].nodes;
2598
2599     return result;
2600   }
2601
2602   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2603
2604     our = their = 0UL;
2605     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2606     {
2607         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2608         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2609     }
2610   }
2611
2612
2613   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2614   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2615   // object for which the current thread is the master.
2616
2617   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp) {
2618
2619     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2620
2621     while (true)
2622     {
2623         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2624         // master should exit as last one.
2625         if (AllThreadsShouldExit && !waitSp)
2626         {
2627             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2628             return;
2629         }
2630
2631         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2632         // instead of wasting CPU time polling for work.
2633         while (    threadID != 0
2634                && !AllThreadsShouldExit
2635                && (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads))
2636         {
2637             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2638
2639 #if !defined(_MSC_VER)
2640             pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2641             pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2642             pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2643 #else
2644             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2645 #endif
2646             // State is already changed by wake_sleeping_threads()
2647             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE || threadID >= ActiveThreads);
2648         }
2649
2650         // If this thread has been assigned work, launch a search
2651         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2652         {
2653             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2654
2655             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2656                 sp_search_pv(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2657             else
2658                 sp_search(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2659
2660             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2661
2662             // If this is a slave thread reset to available, instead
2663             // if it is a master thread and all slaves have finished
2664             // then leave as is to avoid booking by another master,
2665             // we will leave idle loop shortly anyhow.
2666             if (   !AllThreadsShouldExit
2667                 && (!waitSp || waitSp->cpus > 0))
2668                 threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2669         }
2670
2671         // If this thread is the master of a split point and all threads have
2672         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2673         if (waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2674         {
2675             assert(   threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE
2676                    || threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2677
2678             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2679             return;
2680         }
2681     }
2682   }
2683
2684
2685   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2686   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2687   // objects.
2688
2689   void ThreadsManager::init_threads() {
2690
2691     volatile int i;
2692     bool ok;
2693
2694 #if !defined(_MSC_VER)
2695     pthread_t pthread[1];
2696 #endif
2697
2698     // Initialize global locks
2699     lock_init(&MPLock, NULL);
2700     lock_init(&IOLock, NULL);
2701
2702     // Initialize SplitPointStack locks
2703     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2704         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2705         {
2706             SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2707             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2708         }
2709
2710 #if !defined(_MSC_VER)
2711     pthread_mutex_init(&WaitLock, NULL);
2712     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2713 #else
2714     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2715         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2716 #endif
2717
2718     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2719     AllThreadsShouldExit = false;
2720
2721     // Threads will be put to sleep as soon as created
2722     AllThreadsShouldSleep = true;
2723
2724     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2725     ActiveThreads = 1;
2726     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2727     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2728         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2729
2730     // Launch the helper threads
2731     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2732     {
2733
2734 #if !defined(_MSC_VER)
2735         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2736 #else
2737         DWORD iID[1];
2738         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, iID) != NULL);
2739 #endif
2740
2741         if (!ok)
2742         {
2743             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2744             Application::exit_with_failure();
2745         }
2746
2747         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2748         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING);
2749     }
2750   }
2751
2752
2753   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2754   // helper threads exit cleanly.
2755
2756   void ThreadsManager::exit_threads() {
2757
2758     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2759     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2760     wake_sleeping_threads();
2761
2762     // This makes the threads to exit idle_loop()
2763     AllThreadsShouldExit = true;
2764
2765     // Wait for thread termination
2766     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2767         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED);
2768
2769     // Now we can safely destroy the locks
2770     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2771         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2772             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2773   }
2774
2775
2776   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2777   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2778   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2779
2780   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2781
2782     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2783
2784     SplitPoint* sp;
2785
2786     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent);
2787     return sp != NULL;
2788   }
2789
2790
2791   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2792   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2793   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2794   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2795   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2796   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2797   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2798
2799   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2800
2801     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2802     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2803     assert(ActiveThreads > 1);
2804
2805     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2806         return false;
2807
2808     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2809     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2810
2811     if (localActiveSplitPoints == 0)
2812         // No active split points means that the thread is available as
2813         // a slave for any other thread.
2814         return true;
2815
2816     if (ActiveThreads == 2)
2817         return true;
2818
2819     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2820     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2821     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2822     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2823         return true;
2824
2825     return false;
2826   }
2827
2828
2829   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2830   // a slave for the thread with threadID "master".
2831
2832   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2833
2834     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2835     assert(ActiveThreads > 1);
2836
2837     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2838         if (thread_is_available(i, master))
2839             return true;
2840
2841     return false;
2842   }
2843
2844
2845   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2846   // several threads at PV nodes. If it does not succeed in splitting the
2847   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2848   // split point objects), the function immediately returns false. If
2849   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2850   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2851   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2852   // helper threads that they have been assigned work. This will cause them
2853   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv(). When all
2854   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2855   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2856
2857   bool ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
2858              Value* alpha, Value* beta, Value* bestValue, const Value futilityValue,
2859              Depth depth, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2860
2861     assert(p.is_ok());
2862     assert(sstck != NULL);
2863     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2864     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE && *bestValue <= *alpha);
2865     assert(!pvNode || *alpha < *beta);
2866     assert(*beta <= VALUE_INFINITE);
2867     assert(depth > Depth(0));
2868     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2869     assert(ActiveThreads > 1);
2870
2871     SplitPoint* splitPoint;
2872
2873     lock_grab(&MPLock);
2874
2875     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2876     // active split points, don't split.
2877     if (   !available_thread_exists(master)
2878         || threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2879     {
2880         lock_release(&MPLock);
2881         return false;
2882     }
2883
2884     // Pick the next available split point object from the split point stack
2885     splitPoint = SplitPointStack[master] + threads[master].activeSplitPoints;
2886     threads[master].activeSplitPoints++;
2887
2888     // Initialize the split point object
2889     splitPoint->parent = threads[master].splitPoint;
2890     splitPoint->stopRequest = false;
2891     splitPoint->ply = ply;
2892     splitPoint->depth = depth;
2893     splitPoint->alpha = pvNode ? *alpha : (*beta - 1);
2894     splitPoint->beta = *beta;
2895     splitPoint->pvNode = pvNode;
2896     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2897     splitPoint->futilityValue = futilityValue;
2898     splitPoint->master = master;
2899     splitPoint->mp = mp;
2900     splitPoint->moves = *moves;
2901     splitPoint->cpus = 1;
2902     splitPoint->pos = &p;
2903     splitPoint->parentSstack = sstck;
2904     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2905         splitPoint->slaves[i] = 0;
2906
2907     threads[master].splitPoint = splitPoint;
2908
2909     // If we are here it means we are not available
2910     assert(threads[master].state != THREAD_AVAILABLE);
2911
2912     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2913     for (int i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2914         if (thread_is_available(i, master))
2915         {
2916             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2917             threads[i].splitPoint = splitPoint;
2918             splitPoint->slaves[i] = 1;
2919             splitPoint->cpus++;
2920         }
2921
2922     assert(splitPoint->cpus > 1);
2923
2924     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2925     lock_release(&MPLock);
2926
2927     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2928     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2929     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2930         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
2931         {
2932             memcpy(splitPoint->sstack[i] + ply - 1, sstck + ply - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2933
2934             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2935
2936             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2937         }
2938
2939     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2940     // which it will instantly launch a search, because its state is
2941     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2942     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2943     // loop when all threads have finished their work at this split point
2944     // (i.e. when splitPoint->cpus == 0).
2945     idle_loop(master, splitPoint);
2946
2947     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2948     // finished. Update alpha, beta and bestValue, and return.
2949     lock_grab(&MPLock);
2950
2951     if (pvNode)
2952         *alpha = splitPoint->alpha;
2953
2954     *beta = splitPoint->beta;
2955     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2956     threads[master].activeSplitPoints--;
2957     threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2958
2959     lock_release(&MPLock);
2960     return true;
2961   }
2962
2963
2964   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2965   // to start a new search from the root.
2966
2967   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2968
2969     assert(AllThreadsShouldSleep);
2970     assert(ActiveThreads > 0);
2971
2972     AllThreadsShouldSleep = false;
2973
2974     if (ActiveThreads == 1)
2975         return;
2976
2977     for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
2978     {
2979         assert(threads[i].state == THREAD_SLEEPING);
2980
2981         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2982     }
2983
2984 #if !defined(_MSC_VER)
2985     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2986     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2987     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2988 #else
2989     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2990         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2991 #endif
2992
2993   }
2994
2995
2996   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2997   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2998   // finished the job and should be idle.
2999
3000   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
3001
3002     assert(!AllThreadsShouldSleep);
3003
3004     // This makes the threads to go to sleep
3005     AllThreadsShouldSleep = true;
3006
3007     // Wait for the threads to be all sleeping and reset flags
3008     // to a known state.
3009     for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
3010     {
3011         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING);
3012
3013         // This flag can be in a random state
3014         threads[i].printCurrentLineRequest = false;
3015     }
3016   }
3017
3018   // print_current_line() prints _once_ the current line of search for a
3019   // given thread and then setup the print request for the next thread.
3020   // Called when the UCI option UCI_ShowCurrLine is 'true'.
3021
3022   void ThreadsManager::print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
3023
3024     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
3025     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
3026
3027     if (!threads[threadID].printCurrentLineRequest)
3028         return;
3029
3030     // One shot only
3031     threads[threadID].printCurrentLineRequest = false;
3032
3033     if (threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING)
3034     {
3035         lock_grab(&IOLock);
3036         cout << "info currline " << (threadID + 1);
3037         for (int p = 0; p < ply; p++)
3038             cout << " " << ss[p].currentMove;
3039
3040         cout << endl;
3041         lock_release(&IOLock);
3042     }
3043
3044     // Setup print request for the next thread ID
3045     if (threadID + 1 < ActiveThreads)
3046         threads[threadID + 1].printCurrentLineRequest = true;
3047   }
3048
3049
3050   /// The RootMoveList class
3051
3052   // RootMoveList c'tor
3053
3054   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
3055
3056     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
3057     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
3058     StateInfo st;
3059     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
3060
3061     // Generate all legal moves
3062     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
3063
3064     // Add each move to the moves[] array
3065     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
3066     {
3067         bool includeMove = includeAllMoves;
3068
3069         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
3070             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
3071
3072         if (!includeMove)
3073             continue;
3074
3075         // Find a quick score for the move
3076         init_ss_array(ss);
3077         pos.do_move(cur->move, st);
3078         moves[count].move = cur->move;
3079         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
3080         moves[count].pv[0] = cur->move;
3081         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
3082         pos.undo_move(cur->move);
3083         count++;
3084     }
3085     sort();
3086   }
3087
3088
3089   // RootMoveList simple methods definitions
3090
3091   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
3092
3093     moves[moveNum].nodes = nodes;
3094     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
3095   }
3096
3097   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
3098
3099     moves[moveNum].ourBeta = our;
3100     moves[moveNum].theirBeta = their;
3101   }
3102
3103   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
3104
3105     int j;
3106
3107     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
3108         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
3109
3110     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
3111   }
3112
3113
3114   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
3115   // iteration.
3116
3117   void RootMoveList::sort() {
3118
3119     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
3120   }
3121
3122
3123   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
3124   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
3125   // correctly in MultiPV mode.
3126
3127   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
3128
3129     int i,j;
3130
3131     for (i = 1; i <= n; i++)
3132     {
3133         RootMove rm = moves[i];
3134         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
3135             moves[j] = moves[j - 1];
3136
3137         moves[j] = rm;
3138     }
3139   }
3140
3141 } // namspace