]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Drop KILLER_MAX. Hardcode to 2 instead.
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
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   enum NodeType { NonPV, PV };
56
57   // Set to true to force running with one thread.
58   // Used for debugging SMP code.
59   const bool FakeSplit = false;
60
61   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
62   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
63   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
64   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
65
66   class ThreadsManager {
67     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
68        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
69        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
70     */
71   public:
72     void init_threads();
73     void exit_threads();
74
75     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
76     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
77     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
78     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
79
80     void resetNodeCounters();
81     void resetBetaCounters();
82     int64_t nodes_searched() const;
83     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
84     bool available_thread_exists(int master) const;
85     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
86     bool thread_should_stop(int threadID) const;
87     void wake_sleeping_threads();
88     void put_threads_to_sleep();
89     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
90
91     template <bool Fake>
92     void split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
93                Depth depth, bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode);
94
95   private:
96     friend void poll();
97
98     int ActiveThreads;
99     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
100     Thread threads[MAX_THREADS];
101
102     Lock MPLock, WaitLock;
103
104 #if !defined(_MSC_VER)
105     pthread_cond_t WaitCond;
106 #else
107     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
108 #endif
109
110   };
111
112
113   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
114   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
115   // in the case of moves which fail low).
116
117   struct RootMove {
118
119     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
120
121     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
122     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
123     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
124     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
125     bool operator<(const RootMove& m) const {
126
127         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
128     }
129
130     Move move;
131     Value score;
132     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
133     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
134   };
135
136
137   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
138   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
139
140   class RootMoveList {
141
142   public:
143     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
144
145     int move_count() const { return count; }
146     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
147     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
148     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
149     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
150     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
151
152     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
153     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
154     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
155     void sort();
156     void sort_multipv(int n);
157
158   private:
159     static const int MaxRootMoves = 500;
160     RootMove moves[MaxRootMoves];
161     int count;
162   };
163
164
165   /// Adjustments
166
167   // Step 6. Razoring
168
169   // Maximum depth for razoring
170   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
171
172   // Dynamic razoring margin based on depth
173   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
174
175   // Step 8. Null move search with verification search
176
177   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
178   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
179   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
180
181   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
182   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
183
184   // Step 9. Internal iterative deepening
185
186   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
187   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 5 * OnePly /* PV */};
188
189   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
190   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
191   const Value IIDMargin = Value(0x100);
192
193   // Step 11. Decide the new search depth
194
195   // Extensions. Configurable UCI options
196   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
197   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
198   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
199
200   // Minimum depth for use of singular extension
201   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 6 * OnePly /* PV */};
202
203   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
204   // remaining ones we will extend it.
205   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
206
207   // Step 12. Futility pruning
208
209   // Futility margin for quiescence search
210   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
211
212   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
213   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
214   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
215
216   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 1)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
217   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
218
219   // Step 14. Reduced search
220
221   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
222   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
223
224   template <NodeType PV>
225   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
226
227   // Common adjustments
228
229   // Search depth at iteration 1
230   const Depth InitialDepth = OnePly;
231
232   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
233   // better than the second best move.
234   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
235
236
237   /// Global variables
238
239   // Iteration counter
240   int Iteration;
241
242   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
243   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
244   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
245
246   // Search window management
247   int AspirationDelta;
248
249   // MultiPV mode
250   int MultiPV;
251
252   // Time managment variables
253   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
254   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
255   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
256   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
257
258   // Log file
259   bool UseLogFile;
260   std::ofstream LogFile;
261
262   // Multi-threads related variables
263   Depth MinimumSplitDepth;
264   int MaxThreadsPerSplitPoint;
265   ThreadsManager TM;
266
267   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
268   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
269   int NodesSincePoll;
270   int NodesBetweenPolls = 30000;
271
272   // History table
273   History H;
274
275   /// Local functions
276
277   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
278   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
279
280   template <NodeType PvNode>
281   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
282
283   template <NodeType PvNode>
284   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
285
286   template <NodeType PvNode>
287   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
288
289   template <NodeType PvNode>
290   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
291
292   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
293   bool value_is_mate(Value value);
294   Value value_to_tt(Value v, int ply);
295   Value value_from_tt(Value v, int ply);
296   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss);
297   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
298   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
299   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
300   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
301   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
302   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
303
304   int current_search_time();
305   std::string value_to_uci(Value v);
306   int nps();
307   void poll();
308   void ponderhit();
309   void wait_for_stop_or_ponderhit();
310   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
311   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value);
312
313 #if !defined(_MSC_VER)
314   void *init_thread(void *threadID);
315 #else
316   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
317 #endif
318
319 }
320
321
322 ////
323 //// Functions
324 ////
325
326 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
327 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
328
329 void init_threads() { TM.init_threads(); }
330 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
331 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
332
333
334 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
335
336 void init_search() {
337
338   int d;  // depth (OnePly == 2)
339   int hd; // half depth (OnePly == 1)
340   int mc; // moveCount
341
342   // Init reductions array
343   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
344   {
345       double    pvRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 4.5;
346       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
347       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
348       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
349   }
350
351   // Init futility margins array
352   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
353       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = 112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45;
354
355   // Init futility move count array
356   for (d = 0; d < 32; d++)
357       FutilityMoveCountArray[d] = 3 + (1 << (3 * d / 8));
358 }
359
360
361 // SearchStack::init() initializes a search stack entry.
362 // Called at the beginning of search() when starting to examine a new node.
363 void SearchStack::init() {
364
365   currentMove = threatMove = bestMove = MOVE_NONE;
366 }
367
368 // SearchStack::initKillers() initializes killers for a search stack entry
369 void SearchStack::initKillers() {
370
371   killers[0] = killers[1] = mateKiller = MOVE_NONE;
372 }
373
374
375 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
376 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
377
378 int perft(Position& pos, Depth depth)
379 {
380     StateInfo st;
381     Move move;
382     int sum = 0;
383     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
384
385     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
386     // the moves, just to count them.
387     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
388     {
389         while (mp.get_next_move()) sum++;
390         return sum;
391     }
392
393     // Loop through all legal moves
394     CheckInfo ci(pos);
395     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
396     {
397         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
398         sum += perft(pos, depth - OnePly);
399         pos.undo_move(move);
400     }
401     return sum;
402 }
403
404
405 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
406 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
407 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
408 /// when a quit command is received during the search.
409
410 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int time[], int increment[],
411            int movesToGo, int maxDepth, int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
412
413   // Initialize global search variables
414   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
415   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
416   NodesSincePoll = 0;
417   TM.resetNodeCounters();
418   SearchStartTime = get_system_time();
419   ExactMaxTime = maxTime;
420   MaxDepth = maxDepth;
421   MaxNodes = maxNodes;
422   InfiniteSearch = infinite;
423   PonderSearch = ponder;
424   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
425
426   // Look for a book move, only during games, not tests
427   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
428   {
429       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
430           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
431
432       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
433       if (bookMove != MOVE_NONE)
434       {
435           if (PonderSearch)
436               wait_for_stop_or_ponderhit();
437
438           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
439           return true;
440       }
441   }
442
443   // Read UCI option values
444   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
445   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
446       TT.clear();
447
448   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
449   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
450   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
451   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
452   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
453   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
454   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
455   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
456   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
457   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
458   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
459   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
460
461   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
462   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
463   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
464   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
465   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
466
467   if (UseLogFile)
468       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
469
470   read_weights(pos.side_to_move());
471
472   // Set the number of active threads
473   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
474   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
475   {
476       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
477       init_eval(TM.active_threads());
478   }
479
480   // Wake up sleeping threads
481   TM.wake_sleeping_threads();
482
483   // Set thinking time
484   int myTime = time[pos.side_to_move()];
485   int myIncrement = increment[pos.side_to_move()];
486   if (UseTimeManagement)
487   {
488       if (!movesToGo) // Sudden death time control
489       {
490           if (myIncrement)
491           {
492               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
493               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
494           }
495           else // Blitz game without increment
496           {
497               MaxSearchTime = myTime / 30;
498               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
499           }
500       }
501       else // (x moves) / (y minutes)
502       {
503           if (movesToGo == 1)
504           {
505               MaxSearchTime = myTime / 2;
506               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
507           }
508           else
509           {
510               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
511               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
512           }
513       }
514
515       if (get_option_value_bool("Ponder"))
516       {
517           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
518           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
519       }
520   }
521
522   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
523   // heavy time pressure.
524   if (MaxNodes)
525       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
526   else if (myTime && myTime < 1000)
527       NodesBetweenPolls = 1000;
528   else if (myTime && myTime < 5000)
529       NodesBetweenPolls = 5000;
530   else
531       NodesBetweenPolls = 30000;
532
533   // Write search information to log file
534   if (UseLogFile)
535       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
536               << "infinite: "  << infinite
537               << " ponder: "   << ponder
538               << " time: "     << myTime
539               << " increment: " << myIncrement
540               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
541
542   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
543   id_loop(pos, searchMoves);
544
545   if (UseLogFile)
546       LogFile.close();
547
548   TM.put_threads_to_sleep();
549
550   return !Quit;
551 }
552
553
554 namespace {
555
556   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
557   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
558   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
559   // reached.
560
561   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
562
563     Position p(pos, pos.thread());
564     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
565     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
566     Move EasyMove = MOVE_NONE;
567     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
568
569     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
570     RootMoveList rml(p, searchMoves);
571
572     // Handle special case of searching on a mate/stale position
573     if (rml.move_count() == 0)
574     {
575         if (PonderSearch)
576             wait_for_stop_or_ponderhit();
577
578         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
579     }
580
581     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
582     // so to output information also for iteration 1.
583     cout << "info depth " << 1
584          << "\ninfo depth " << 1
585          << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(0))
586          << " time " << current_search_time()
587          << " nodes " << TM.nodes_searched()
588          << " nps " << nps()
589          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
590
591     // Initialize
592     TT.new_search();
593     H.clear();
594     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
595     pv[0] = pv[1] = MOVE_NONE;
596     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
597     Iteration = 1;
598
599     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
600     if (   rml.move_count() == 1
601         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
602         EasyMove = rml.get_move(0);
603
604     // Iterative deepening loop
605     while (Iteration < PLY_MAX)
606     {
607         // Initialize iteration
608         Iteration++;
609         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
610
611         cout << "info depth " << Iteration << endl;
612
613         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
614         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
615         {
616             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
617             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
618
619             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
620             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
621
622             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
623             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
624         }
625
626         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
627         value = root_search(p, ss, pv, rml, &alpha, &beta);
628
629         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
630         // been overwritten during the search.
631         TT.insert_pv(p, pv);
632
633         if (AbortSearch)
634             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
635
636         //Save info about search result
637         ValueByIteration[Iteration] = value;
638
639         // Drop the easy move if differs from the new best move
640         if (pv[0] != EasyMove)
641             EasyMove = MOVE_NONE;
642
643         if (UseTimeManagement)
644         {
645             // Time to stop?
646             bool stopSearch = false;
647
648             // Stop search early if there is only a single legal move,
649             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
650             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
651                 stopSearch = true;
652
653             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
654             if (  Iteration >= 6
655                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
656                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
657                 stopSearch = true;
658
659             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
660             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
661             if (   Iteration >= 8
662                 && EasyMove == pv[0]
663                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
664                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
665                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
666                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
667                 stopSearch = true;
668
669             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
670             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
671                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
672                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
673
674             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
675             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
676             // move at the next iteration anyway.
677             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
678                 stopSearch = true;
679
680             if (stopSearch)
681             {
682                 if (PonderSearch)
683                     StopOnPonderhit = true;
684                 else
685                     break;
686             }
687         }
688
689         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
690             break;
691     }
692
693     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
694     // best move before we are told to do so.
695     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
696         wait_for_stop_or_ponderhit();
697     else
698         // Print final search statistics
699         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
700              << " nps " << nps()
701              << " time " << current_search_time() << endl;
702
703     // Print the best move and the ponder move to the standard output
704     if (pv[0] == MOVE_NONE)
705     {
706         pv[0] = rml.get_move(0);
707         pv[1] = MOVE_NONE;
708     }
709
710     assert(pv[0] != MOVE_NONE);
711
712     cout << "bestmove " << pv[0];
713
714     if (pv[1] != MOVE_NONE)
715         cout << " ponder " << pv[1];
716
717     cout << endl;
718
719     if (UseLogFile)
720     {
721         if (dbg_show_mean)
722             dbg_print_mean(LogFile);
723
724         if (dbg_show_hit_rate)
725             dbg_print_hit_rate(LogFile);
726
727         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
728                 << "\nNodes/second: " << nps()
729                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, pv[0]);
730
731         StateInfo st;
732         p.do_move(pv[0], st);
733         LogFile << "\nPonder move: "
734                 << move_to_san(p, pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
735                 << endl;
736     }
737     return rml.get_move_score(0);
738   }
739
740
741   // root_search() is the function which searches the root node. It is
742   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
743   // scheme, prints some information to the standard output and handles
744   // the fail low/high loops.
745
746   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
747
748     EvalInfo ei;
749     StateInfo st;
750     CheckInfo ci(pos);
751     int64_t nodes;
752     Move move;
753     Depth depth, ext, newDepth;
754     Value value, alpha, beta;
755     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
756     int researchCountFH, researchCountFL;
757
758     researchCountFH = researchCountFL = 0;
759     alpha = *alphaPtr;
760     beta = *betaPtr;
761     isCheck = pos.is_check();
762
763     // Step 1. Initialize node and poll (omitted at root, init_ss_array() has already initialized root node)
764     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
765     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
766     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
767
768     // Step 5. Evaluate the position statically
769     // At root we do this only to get reference value for child nodes
770     ss->eval = isCheck ? VALUE_NONE : evaluate(pos, ei);
771
772     // Step 6. Razoring (omitted at root)
773     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
774     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
775     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
776
777     // Step extra. Fail low loop
778     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
779     // with bigger window until we are not failing low anymore.
780     while (1)
781     {
782         // Sort the moves before to (re)search
783         rml.sort();
784
785         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
786         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
787         {
788             // This is used by time management
789             FirstRootMove = (i == 0);
790
791             // Save the current node count before the move is searched
792             nodes = TM.nodes_searched();
793
794             // Reset beta cut-off counters
795             TM.resetBetaCounters();
796
797             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
798             // the standard output.
799             move = ss->currentMove = rml.get_move(i);
800
801             if (current_search_time() >= 1000)
802                 cout << "info currmove " << move
803                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
804
805             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
806             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
807
808             // Step 11. Decide the new search depth
809             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
810             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
811             newDepth = depth + ext;
812
813             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
814
815             // Step extra. Fail high loop
816             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
817             // high anymore.
818             value = - VALUE_INFINITE;
819
820             while (1)
821             {
822                 // Step 13. Make the move
823                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
824
825                 // Step extra. pv search
826                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
827                 // and for fail high research (value > alpha)
828                 if (i < MultiPV || value > alpha)
829                 {
830                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
831                     if (MultiPV > 1)
832                         alpha = -VALUE_INFINITE;
833
834                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
835                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
836                 }
837                 else
838                 {
839                     // Step 14. Reduced search
840                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
841                     bool doFullDepthSearch = true;
842
843                     if (    depth >= 3 * OnePly
844                         && !dangerous
845                         && !captureOrPromotion
846                         && !move_is_castle(move))
847                     {
848                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
849                         if (ss->reduction)
850                         {
851                             assert(newDepth-ss->reduction >= OnePly);
852
853                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
854                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
855                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
856                         }
857
858                         // The move failed high, but if reduction is very big we could
859                         // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
860                         // if the move fails high again then go with full depth search.
861                         if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
862                         {
863                             assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
864
865                             ss->reduction = OnePly;
866                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
867                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
868                         }
869                         ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
870                     }
871
872                     // Step 15. Full depth search
873                     if (doFullDepthSearch)
874                     {
875                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
876                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
877
878                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
879                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
880                         if (value > alpha)
881                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
882                     }
883                 }
884
885                 // Step 16. Undo move
886                 pos.undo_move(move);
887
888                 // Can we exit fail high loop ?
889                 if (AbortSearch || value < beta)
890                     break;
891
892                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
893                 // the score before research in case we run out of time while researching.
894                 rml.set_move_score(i, value);
895                 ss->bestMove = move;
896                 TT.extract_pv(pos, move, pv, PLY_MAX);
897                 rml.set_move_pv(i, pv);
898
899                 // Print information to the standard output
900                 print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
901
902                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
903                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
904                 researchCountFH++;
905
906             } // End of fail high loop
907
908             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
909             // was aborted because the user interrupted the search or because we
910             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
911             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
912             // move and/or PV.
913             if (AbortSearch)
914                 break;
915
916             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
917             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
918             int64_t our, their;
919             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
920             rml.set_beta_counters(i, our, their);
921             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
922
923             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
924             assert(value < beta);
925
926             // Step 17. Check for new best move
927             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
928                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
929             else
930             {
931                 // PV move or new best move!
932
933                 // Update PV
934                 rml.set_move_score(i, value);
935                 ss->bestMove = move;
936                 TT.extract_pv(pos, move, pv, PLY_MAX);
937                 rml.set_move_pv(i, pv);
938
939                 if (MultiPV == 1)
940                 {
941                     // We record how often the best move has been changed in each
942                     // iteration. This information is used for time managment: When
943                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
944                     if (i > 0)
945                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
946
947                     // Print information to the standard output
948                     print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
949
950                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
951                     if (value > alpha)
952                         alpha = value;
953                 }
954                 else // MultiPV > 1
955                 {
956                     rml.sort_multipv(i);
957                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
958                     {
959                         cout << "info multipv " << j + 1
960                              << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(j))
961                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
962                              << " time " << current_search_time()
963                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
964                              << " nps " << nps()
965                              << " pv ";
966
967                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
968                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
969
970                         cout << endl;
971                     }
972                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
973                 }
974             } // PV move or new best move
975
976             assert(alpha >= *alphaPtr);
977
978             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
979
980             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
981                 StopOnPonderhit = false;
982         }
983
984         // Can we exit fail low loop ?
985         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
986             break;
987
988         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
989         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
990         researchCountFL++;
991
992     } // Fail low loop
993
994     // Sort the moves before to return
995     rml.sort();
996
997     return alpha;
998   }
999
1000
1001   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
1002
1003   template <NodeType PvNode>
1004   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1005
1006     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1007     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1008     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1009     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1010     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1011
1012     Move movesSearched[256];
1013     EvalInfo ei;
1014     StateInfo st;
1015     const TTEntry* tte;
1016     Key posKey;
1017     Move ttMove, move, excludedMove;
1018     Depth ext, newDepth;
1019     Value bestValue, value, oldAlpha;
1020     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
1021     bool isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1022     bool mateThreat = false;
1023     int moveCount = 0;
1024     int threadID = pos.thread();
1025     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1026     oldAlpha = alpha;
1027
1028     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
1029     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1030     ss->init();
1031     (ss+2)->initKillers();
1032
1033     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
1034     {
1035         NodesSincePoll = 0;
1036         poll();
1037     }
1038
1039     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1040     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1041         return Value(0);
1042
1043     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1044         return VALUE_DRAW;
1045
1046     // Step 3. Mate distance pruning
1047     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1048     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1049     if (alpha >= beta)
1050         return alpha;
1051
1052     // Step 4. Transposition table lookup
1053
1054     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1055     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1056     excludedMove = ss->excludedMove;
1057     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1058
1059     tte = TT.retrieve(posKey);
1060     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1061
1062     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1063     // This is to avoid problems in the following areas:
1064     //
1065     // * Repetition draw detection
1066     // * Fifty move rule detection
1067     // * Searching for a mate
1068     // * Printing of full PV line
1069
1070     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1071     {
1072         // Refresh tte entry to avoid aging
1073         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->king_danger());
1074
1075         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1076         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1077     }
1078
1079     // Step 5. Evaluate the position statically
1080     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1081     isCheck = pos.is_check();
1082     if (!isCheck)
1083     {
1084         if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1085         {
1086             ss->eval = tte->static_value();
1087             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1088         }
1089         else
1090             ss->eval = evaluate(pos, ei);
1091
1092         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1093         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1094     }
1095     else
1096         ss->eval = VALUE_NONE;
1097
1098     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1099     if (   !PvNode
1100         &&  depth < RazorDepth
1101         && !isCheck
1102         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1103         &&  ttMove == MOVE_NONE
1104         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1105         && !value_is_mate(beta)
1106         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1107     {
1108         // Pass ss->eval to qsearch() and avoid an evaluate call
1109         if (!tte || tte->static_value() == VALUE_NONE)
1110             TT.store(posKey, ss->eval, VALUE_TYPE_EXACT, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1111
1112         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1113         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply);
1114         if (v < rbeta)
1115             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1116             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1117             return v;
1118     }
1119
1120     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1121     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1122     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1123     if (   !PvNode
1124         && !ss->skipNullMove
1125         &&  depth < RazorDepth
1126         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1127         && !isCheck
1128         && !value_is_mate(beta)
1129         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1130         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1131
1132     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1133     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1134     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1135     // NullMoveMargin under beta.
1136     if (   !PvNode
1137         && !ss->skipNullMove
1138         &&  depth > OnePly
1139         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0)
1140         && !isCheck
1141         && !value_is_mate(beta)
1142         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1143     {
1144         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1145
1146         // Null move dynamic reduction based on depth
1147         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1148
1149         // Null move dynamic reduction based on value
1150         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1151             R++;
1152
1153         pos.do_null_move(st);
1154         (ss+1)->skipNullMove = true;
1155
1156         nullValue = depth-R*OnePly < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1157                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, ply+1);
1158         (ss+1)->skipNullMove = false;
1159         pos.undo_null_move();
1160
1161         if (nullValue >= beta)
1162         {
1163             // Do not return unproven mate scores
1164             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1165                 nullValue = beta;
1166
1167             if (depth < 6 * OnePly)
1168                 return nullValue;
1169
1170             // Do verification search at high depths
1171             ss->skipNullMove = true;
1172             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*OnePly, ply);
1173             ss->skipNullMove = false;
1174
1175             if (v >= beta)
1176                 return nullValue;
1177         }
1178         else
1179         {
1180             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1181             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1182             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1183             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1184             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1185             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1186             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1187                 mateThreat = true;
1188
1189             ss->threatMove = (ss+1)->currentMove;
1190             if (   depth < ThreatDepth
1191                 && (ss-1)->reduction
1192                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, ss->threatMove))
1193                 return beta - 1;
1194         }
1195     }
1196
1197     // Step 9. Internal iterative deepening
1198     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1199         &&  ttMove == MOVE_NONE
1200         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1201     {
1202         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1203
1204         ss->skipNullMove = true;
1205         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1206         ss->skipNullMove = false;
1207
1208         ttMove = ss->bestMove;
1209         tte = TT.retrieve(posKey);
1210     }
1211
1212     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1213     if (PvNode)
1214         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1215
1216     // Initialize a MovePicker object for the current position
1217     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1218     CheckInfo ci(pos);
1219     singleEvasion = isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1220     singularExtensionNode =   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1221                            && tte && tte->move()
1222                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1223                            && is_lower_bound(tte->type())
1224                            && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly;
1225
1226     // Step 10. Loop through moves
1227     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1228     while (   bestValue < beta
1229            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1230            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1231     {
1232       assert(move_is_ok(move));
1233
1234       if (move == excludedMove)
1235           continue;
1236
1237       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1238       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1239
1240       // Step 11. Decide the new search depth
1241       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1242
1243       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1244       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1245       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1246       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1247       if (   singularExtensionNode
1248           && move == tte->move()
1249           && ext < OnePly)
1250       {
1251           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1252
1253           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1254           {
1255               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1256               ss->excludedMove = move;
1257               ss->skipNullMove = true;
1258               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1259               ss->skipNullMove = false;
1260               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1261               if (v < b)
1262                   ext = OnePly;
1263           }
1264       }
1265
1266       newDepth = depth - OnePly + ext;
1267
1268       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1269       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1270
1271       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1272       if (   !PvNode
1273           && !captureOrPromotion
1274           && !isCheck
1275           && !dangerous
1276           &&  move != ttMove
1277           && !move_is_castle(move))
1278       {
1279           // Move count based pruning
1280           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1281               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1282               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1283               continue;
1284
1285           // Value based pruning
1286           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly for predicted depth,
1287           // but fixing this made program slightly weaker.
1288           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1289           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1290                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1291
1292           if (futilityValueScaled < beta)
1293           {
1294               if (futilityValueScaled > bestValue)
1295                   bestValue = futilityValueScaled;
1296               continue;
1297           }
1298       }
1299
1300       // Step 13. Make the move
1301       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1302
1303       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1304       // The first move in list is the expected PV
1305       if (PvNode && moveCount == 1)
1306           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1307                                     : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1308       else
1309       {
1310           // Step 14. Reduced depth search
1311           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1312           bool doFullDepthSearch = true;
1313
1314           if (    depth >= 3 * OnePly
1315               && !captureOrPromotion
1316               && !dangerous
1317               && !move_is_castle(move)
1318               && !move_is_killer(move, ss))
1319           {
1320               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1321               if (ss->reduction)
1322               {
1323                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1324                   value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1325                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1326
1327                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1328               }
1329
1330               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1331               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1332               // if the move fails high again then go with full depth search.
1333               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1334               {
1335                   assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1336
1337                   ss->reduction = OnePly;
1338                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, ply+1);
1339                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1340               }
1341               ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1342           }
1343
1344           // Step 15. Full depth search
1345           if (doFullDepthSearch)
1346           {
1347               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1348                                         : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1349
1350               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1351               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1352               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1353               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1354                   value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1355                                             : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1356           }
1357       }
1358
1359       // Step 16. Undo move
1360       pos.undo_move(move);
1361
1362       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1363
1364       // Step 17. Check for new best move
1365       if (value > bestValue)
1366       {
1367           bestValue = value;
1368           if (value > alpha)
1369           {
1370               if (PvNode && value < beta) // This guarantees that always: alpha < beta
1371                   alpha = value;
1372
1373               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1374                   ss->mateKiller = move;
1375
1376               ss->bestMove = move;
1377           }
1378       }
1379
1380       // Step 18. Check for split
1381       if (   depth >= MinimumSplitDepth
1382           && TM.active_threads() > 1
1383           && bestValue < beta
1384           && TM.available_thread_exists(threadID)
1385           && !AbortSearch
1386           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1387           && Iteration <= 99)
1388           TM.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1389                               mateThreat, &moveCount, &mp, PvNode);
1390     }
1391
1392     // Step 19. Check for mate and stalemate
1393     // All legal moves have been searched and if there are
1394     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1395     // If one move was excluded return fail low score.
1396     if (!moveCount)
1397         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1398
1399     // Step 20. Update tables
1400     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1401     // history counters, and killer moves.
1402     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1403         return bestValue;
1404
1405     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1406     move = (bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove);
1407     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), f, depth, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1408
1409     // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1410     if (bestValue >= beta)
1411     {
1412         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1413         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1414         {
1415             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1416             update_killers(move, ss);
1417         }
1418     }
1419
1420     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1421
1422     return bestValue;
1423   }
1424
1425
1426   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1427   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1428   // less than OnePly).
1429
1430   template <NodeType PvNode>
1431   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1432
1433     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1434     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1435     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1436     assert(depth <= 0);
1437     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1438     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1439
1440     EvalInfo ei;
1441     StateInfo st;
1442     Move ttMove, move;
1443     Value bestValue, value, futilityValue, futilityBase;
1444     bool isCheck, deepChecks, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1445     const TTEntry* tte;
1446     Value oldAlpha = alpha;
1447
1448     TM.incrementNodeCounter(pos.thread());
1449     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1450
1451     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1452     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1453         return VALUE_DRAW;
1454
1455     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1456     // pruning, but only for move ordering.
1457     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1458     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1459
1460     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1461     {
1462         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1463         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1464     }
1465
1466     isCheck = pos.is_check();
1467
1468     // Evaluate the position statically
1469     if (isCheck)
1470     {
1471         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1472         ss->eval = VALUE_NONE;
1473         deepChecks = enoughMaterial = false;
1474     }
1475     else
1476     {
1477         if (tte && tte->static_value() != VALUE_NONE)
1478         {
1479             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1480             bestValue = tte->static_value();
1481         }
1482         else
1483             bestValue = evaluate(pos, ei);
1484
1485         ss->eval = bestValue;
1486         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1487
1488         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1489         if (bestValue >= beta)
1490         {
1491             if (!tte)
1492                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1493
1494             return bestValue;
1495         }
1496
1497         if (PvNode && bestValue > alpha)
1498             alpha = bestValue;
1499
1500         // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1501         deepChecks = (depth == -OnePly && bestValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1502
1503         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1504         futilityBase = bestValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1505         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1506     }
1507
1508     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1509     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1510     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1511     // and we are near beta) will be generated.
1512     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1513     CheckInfo ci(pos);
1514
1515     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1516     while (   alpha < beta
1517            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1518     {
1519       assert(move_is_ok(move));
1520
1521       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1522
1523       // Futility pruning
1524       if (   !PvNode
1525           && !isCheck
1526           && !moveIsCheck
1527           &&  move != ttMove
1528           &&  enoughMaterial
1529           && !move_is_promotion(move)
1530           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1531       {
1532           futilityValue =  futilityBase
1533                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1534                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1535
1536           if (futilityValue < alpha)
1537           {
1538               if (futilityValue > bestValue)
1539                   bestValue = futilityValue;
1540               continue;
1541           }
1542       }
1543
1544       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1545       evasionPrunable =   isCheck
1546                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1547                        && !pos.move_is_capture(move)
1548                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1549                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1550
1551       // Don't search moves with negative SEE values
1552       if (   !PvNode
1553           && (!isCheck || evasionPrunable)
1554           &&  move != ttMove
1555           && !move_is_promotion(move)
1556           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1557           continue;
1558
1559       // Update current move
1560       ss->currentMove = move;
1561
1562       // Make and search the move
1563       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1564       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1);
1565       pos.undo_move(move);
1566
1567       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1568
1569       // New best move?
1570       if (value > bestValue)
1571       {
1572           bestValue = value;
1573           if (value > alpha)
1574           {
1575               alpha = value;
1576               ss->bestMove = move;
1577           }
1578        }
1579     }
1580
1581     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1582     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1583     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1584         return value_mated_in(ply);
1585
1586     // Update transposition table
1587     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1588     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1589     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), f, d, ss->bestMove, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1590
1591     // Update killers only for checking moves that fails high
1592     if (    bestValue >= beta
1593         && !pos.move_is_capture_or_promotion(ss->bestMove))
1594         update_killers(ss->bestMove, ss);
1595
1596     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1597
1598     return bestValue;
1599   }
1600
1601
1602   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1603   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1604   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1605   // table, done a null move search, and searched the first move before
1606   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1607   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1608   // care of after we return from the split point.
1609
1610   template <NodeType PvNode>
1611   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1612
1613     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1614     assert(TM.active_threads() > 1);
1615
1616     StateInfo st;
1617     Move move;
1618     Depth ext, newDepth;
1619     Value value;
1620     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1621     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1622     int moveCount;
1623     value = -VALUE_INFINITE;
1624
1625     Position pos(*sp->pos, threadID);
1626     CheckInfo ci(pos);
1627     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1628     isCheck = pos.is_check();
1629
1630     // Step 10. Loop through moves
1631     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1632     lock_grab(&(sp->lock));
1633
1634     while (    sp->bestValue < sp->beta
1635            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1636            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1637     {
1638       moveCount = ++sp->moveCount;
1639       lock_release(&(sp->lock));
1640
1641       assert(move_is_ok(move));
1642
1643       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1644       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1645
1646       // Step 11. Decide the new search depth
1647       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1648       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1649
1650       // Update current move
1651       ss->currentMove = move;
1652
1653       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1654       if (   !PvNode
1655           && !captureOrPromotion
1656           && !isCheck
1657           && !dangerous
1658           && !move_is_castle(move))
1659       {
1660           // Move count based pruning
1661           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1662               && !(ss->threatMove && connected_threat(pos, move, ss->threatMove))
1663               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1664           {
1665               lock_grab(&(sp->lock));
1666               continue;
1667           }
1668
1669           // Value based pruning
1670           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1671           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1672                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1673
1674           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1675           {
1676               lock_grab(&(sp->lock));
1677
1678               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1679                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1680               continue;
1681           }
1682       }
1683
1684       // Step 13. Make the move
1685       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1686
1687       // Step 14. Reduced search
1688       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1689       bool doFullDepthSearch = true;
1690
1691       if (   !captureOrPromotion
1692           && !dangerous
1693           && !move_is_castle(move)
1694           && !move_is_killer(move, ss))
1695       {
1696           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1697           if (ss->reduction)
1698           {
1699               Value localAlpha = sp->alpha;
1700               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1701               value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1702                                  : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, d, sp->ply+1);
1703
1704               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1705           }
1706
1707           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1708           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1709           // if the move fails high again then go with full depth search.
1710           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1711           {
1712               assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1713
1714               ss->reduction = OnePly;
1715               Value localAlpha = sp->alpha;
1716               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, sp->ply+1);
1717               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1718           }
1719           ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1720       }
1721
1722       // Step 15. Full depth search
1723       if (doFullDepthSearch)
1724       {
1725           Value localAlpha = sp->alpha;
1726           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1727                                     : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1);
1728
1729           // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1730           // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1731           // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1732           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1733               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, Depth(0), sp->ply+1)
1734                                         : - search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1);
1735       }
1736
1737       // Step 16. Undo move
1738       pos.undo_move(move);
1739
1740       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1741
1742       // Step 17. Check for new best move
1743       lock_grab(&(sp->lock));
1744
1745       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1746       {
1747           sp->bestValue = value;
1748
1749           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1750           {
1751               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1752                   sp->stopRequest = true;
1753
1754               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1755                   sp->alpha = value;
1756
1757               sp->parentSstack->bestMove = ss->bestMove = move;
1758           }
1759       }
1760     }
1761
1762     /* Here we have the lock still grabbed */
1763
1764     sp->slaves[threadID] = 0;
1765
1766     lock_release(&(sp->lock));
1767   }
1768
1769
1770   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1771   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1772   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1773   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1774   // second move is assumed to be a move from the current position.
1775
1776   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1777
1778     Square f1, t1, f2, t2;
1779     Piece p;
1780
1781     assert(move_is_ok(m1));
1782     assert(move_is_ok(m2));
1783
1784     if (m2 == MOVE_NONE)
1785         return false;
1786
1787     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1788     f2 = move_from(m2);
1789     t1 = move_to(m1);
1790     if (f2 == t1)
1791         return true;
1792
1793     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1794     t2 = move_to(m2);
1795     f1 = move_from(m1);
1796     if (t2 == f1)
1797         return true;
1798
1799     // Case 3: Moving through the vacated square
1800     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1801         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1802       return true;
1803
1804     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1805     p = pos.piece_on(t1);
1806     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1807         return true;
1808
1809     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1810     if (    piece_is_slider(p)
1811         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1812         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1813     {
1814         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1815         // move is the opposite of the checking piece.
1816         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1817         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1818
1819         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1820             return true;
1821     }
1822     return false;
1823   }
1824
1825
1826   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one eventually
1827   // compensated for the ply.
1828
1829   bool value_is_mate(Value value) {
1830
1831     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1832
1833     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1834           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1835   }
1836
1837
1838   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1839   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1840   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1841
1842   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1843
1844     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1845       return v + ply;
1846
1847     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1848       return v - ply;
1849
1850     return v;
1851   }
1852
1853
1854   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1855   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1856
1857   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1858
1859     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1860       return v - ply;
1861
1862     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1863       return v + ply;
1864
1865     return v;
1866   }
1867
1868
1869   // move_is_killer() checks if the given move is among the killer moves
1870
1871   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1872
1873       if (ss->killers[0] == m || ss->killers[1] == m)
1874           return true;
1875
1876       return false;
1877   }
1878
1879
1880   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1881   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1882   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1883   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1884   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1885   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1886   template <NodeType PvNode>
1887   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1888                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1889
1890     assert(m != MOVE_NONE);
1891
1892     Depth result = Depth(0);
1893     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1894
1895     if (*dangerous)
1896     {
1897         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1898             result += CheckExtension[PvNode];
1899
1900         if (singleEvasion)
1901             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1902
1903         if (mateThreat)
1904             result += MateThreatExtension[PvNode];
1905     }
1906
1907     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1908     {
1909         Color c = pos.side_to_move();
1910         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1911         {
1912             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1913             *dangerous = true;
1914         }
1915         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1916         {
1917             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1918             *dangerous = true;
1919         }
1920     }
1921
1922     if (   captureOrPromotion
1923         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1924         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1925             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1926         && !move_is_promotion(m)
1927         && !move_is_ep(m))
1928     {
1929         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1930         *dangerous = true;
1931     }
1932
1933     if (   PvNode
1934         && captureOrPromotion
1935         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1936         && pos.see_sign(m) >= 0)
1937     {
1938         result += OnePly/2;
1939         *dangerous = true;
1940     }
1941
1942     return Min(result, OnePly);
1943   }
1944
1945
1946   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1947   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1948
1949   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1950
1951     assert(move_is_ok(m));
1952     assert(threat && move_is_ok(threat));
1953     assert(!pos.move_is_check(m));
1954     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1955     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1956
1957     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1958
1959     mfrom = move_from(m);
1960     mto = move_to(m);
1961     tfrom = move_from(threat);
1962     tto = move_to(threat);
1963
1964     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1965     if (mfrom == tto)
1966         return true;
1967
1968     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1969     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1970     if (   pos.move_is_capture(threat)
1971         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1972             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1973         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1974         return true;
1975
1976     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1977     // prune safe moves which block its ray.
1978     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1979         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1980         && pos.see_sign(m) >= 0)
1981         return true;
1982
1983     return false;
1984   }
1985
1986
1987   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1988   // can be used at a given point in search.
1989
1990   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1991
1992     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1993
1994     return   (   tte->depth() >= depth
1995               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
1996               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
1997
1998           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
1999               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2000   }
2001
2002
2003   // refine_eval() returns the transposition table score if
2004   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2005
2006   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2007
2008       if (!tte)
2009           return defaultEval;
2010
2011       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2012
2013       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2014           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2015           return v;
2016
2017       return defaultEval;
2018   }
2019
2020
2021   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2022   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2023
2024   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2025                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2026
2027     Move m;
2028
2029     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2030
2031     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2032     {
2033         m = movesSearched[i];
2034
2035         assert(m != move);
2036
2037         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2038             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2039     }
2040   }
2041
2042
2043   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2044   // among the killer moves of that ply.
2045
2046   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2047
2048     if (m == ss->killers[0])
2049         return;
2050
2051     ss->killers[1] = ss->killers[0];
2052     ss->killers[0] = m;
2053   }
2054
2055
2056   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2057   // the static position evaluation before and after the move.
2058
2059   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2060
2061     if (   m != MOVE_NULL
2062         && before != VALUE_NONE
2063         && after != VALUE_NONE
2064         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2065         && !move_is_castle(m)
2066         && !move_is_promotion(m))
2067         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2068   }
2069
2070
2071   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2072   // since the beginning of the current search.
2073
2074   int current_search_time() {
2075
2076     return get_system_time() - SearchStartTime;
2077   }
2078
2079
2080   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI protocol
2081
2082   std::string value_to_uci(Value v) {
2083
2084     std::stringstream s;
2085
2086     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * OnePly)
2087       s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to pawn = 100
2088     else
2089       s << "mate " << (v > 0 ? (VALUE_MATE - v + 1) / 2 : -(VALUE_MATE + v) / 2 );
2090
2091     return s.str();
2092   }
2093
2094   // nps() computes the current nodes/second count.
2095
2096   int nps() {
2097
2098     int t = current_search_time();
2099     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2100   }
2101
2102
2103   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2104   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2105   // search.
2106
2107   void poll() {
2108
2109     static int lastInfoTime;
2110     int t = current_search_time();
2111
2112     //  Poll for input
2113     if (Bioskey())
2114     {
2115         // We are line oriented, don't read single chars
2116         std::string command;
2117
2118         if (!std::getline(std::cin, command))
2119             command = "quit";
2120
2121         if (command == "quit")
2122         {
2123             AbortSearch = true;
2124             PonderSearch = false;
2125             Quit = true;
2126             return;
2127         }
2128         else if (command == "stop")
2129         {
2130             AbortSearch = true;
2131             PonderSearch = false;
2132         }
2133         else if (command == "ponderhit")
2134             ponderhit();
2135     }
2136
2137     // Print search information
2138     if (t < 1000)
2139         lastInfoTime = 0;
2140
2141     else if (lastInfoTime > t)
2142         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2143         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2144         lastInfoTime = 0;
2145
2146     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2147     {
2148         lastInfoTime = t;
2149
2150         if (dbg_show_mean)
2151             dbg_print_mean();
2152
2153         if (dbg_show_hit_rate)
2154             dbg_print_hit_rate();
2155
2156         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2157              << " time " << t << endl;
2158     }
2159
2160     // Should we stop the search?
2161     if (PonderSearch)
2162         return;
2163
2164     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2165                            && !AspirationFailLow
2166                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2167
2168     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2169                      || stillAtFirstMove;
2170
2171     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2172         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2173         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2174         AbortSearch = true;
2175   }
2176
2177
2178   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2179   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2180   // it correctly predicted the opponent's move.
2181
2182   void ponderhit() {
2183
2184     int t = current_search_time();
2185     PonderSearch = false;
2186
2187     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2188                            && !AspirationFailLow
2189                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2190
2191     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2192                      || stillAtFirstMove;
2193
2194     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2195         AbortSearch = true;
2196   }
2197
2198
2199   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2200   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2201
2202   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2203
2204     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2205     {
2206         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2207         ss->skipNullMove = false;
2208         ss->reduction = Depth(0);
2209
2210         if (i < 3)
2211         {
2212             ss->init();
2213             ss->initKillers();
2214         }
2215     }
2216   }
2217
2218
2219   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2220   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2221   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2222   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2223   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2224   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2225
2226   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2227
2228     std::string command;
2229
2230     while (true)
2231     {
2232         if (!std::getline(std::cin, command))
2233             command = "quit";
2234
2235         if (command == "quit")
2236         {
2237             Quit = true;
2238             break;
2239         }
2240         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2241             break;
2242     }
2243   }
2244
2245
2246   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2247   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2248
2249   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2250
2251     cout << "info depth " << Iteration
2252          << " score "     << value_to_uci(value)
2253          << (value >= beta ? " lowerbound" : value <= alpha ? " upperbound" : "")
2254          << " time "  << current_search_time()
2255          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2256          << " nps "   << nps()
2257          << " pv ";
2258
2259     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2260         cout << *m << " ";
2261
2262     cout << endl;
2263
2264     if (UseLogFile)
2265     {
2266         ValueType t = value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2267                       value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2268
2269         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2270                              TM.nodes_searched(), value, t, pv) << endl;
2271     }
2272   }
2273
2274
2275   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2276   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2277   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2278   // threads and one for Windows threads.
2279
2280 #if !defined(_MSC_VER)
2281
2282   void* init_thread(void *threadID) {
2283
2284     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2285     return NULL;
2286   }
2287
2288 #else
2289
2290   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2291
2292     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2293     return 0;
2294   }
2295
2296 #endif
2297
2298
2299   /// The ThreadsManager class
2300
2301   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2302   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2303   // counters used to sort the moves at root.
2304
2305   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2306
2307     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2308         threads[i].nodes = 0ULL;
2309   }
2310
2311   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2312
2313     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2314         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2315   }
2316
2317   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2318
2319     int64_t result = 0ULL;
2320     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2321         result += threads[i].nodes;
2322
2323     return result;
2324   }
2325
2326   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2327
2328     our = their = 0UL;
2329     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2330     {
2331         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2332         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2333     }
2334   }
2335
2336
2337   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2338   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2339   // object for which the current thread is the master.
2340
2341   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2342
2343     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2344
2345     while (true)
2346     {
2347         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2348         // master should exit as last one.
2349         if (AllThreadsShouldExit)
2350         {
2351             assert(!sp);
2352             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2353             return;
2354         }
2355
2356         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2357         // instead of wasting CPU time polling for work.
2358         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2359         {
2360             assert(!sp);
2361             assert(threadID != 0);
2362             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2363
2364 #if !defined(_MSC_VER)
2365             lock_grab(&WaitLock);
2366             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2367                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2368             lock_release(&WaitLock);
2369 #else
2370             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2371 #endif
2372         }
2373
2374         // If thread has just woken up, mark it as available
2375         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2376             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2377
2378         // If this thread has been assigned work, launch a search
2379         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2380         {
2381             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2382
2383             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2384
2385             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2386                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2387             else
2388                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2389
2390             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2391
2392             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2393         }
2394
2395         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2396         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2397         int i = 0;
2398         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2399
2400         if (i == ActiveThreads)
2401         {
2402             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2403             // be sure sp->lock has been released before to return.
2404             lock_grab(&(sp->lock));
2405             lock_release(&(sp->lock));
2406
2407             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2408
2409             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2410             return;
2411         }
2412     }
2413   }
2414
2415
2416   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2417   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2418   // objects.
2419
2420   void ThreadsManager::init_threads() {
2421
2422     volatile int i;
2423     bool ok;
2424
2425 #if !defined(_MSC_VER)
2426     pthread_t pthread[1];
2427 #endif
2428
2429     // Initialize global locks
2430     lock_init(&MPLock, NULL);
2431     lock_init(&WaitLock, NULL);
2432
2433 #if !defined(_MSC_VER)
2434     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2435 #else
2436     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2437         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2438 #endif
2439
2440     // Initialize splitPoints[] locks
2441     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2442         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2443             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock), NULL);
2444
2445     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2446     AllThreadsShouldExit = false;
2447
2448     // Threads will be put to sleep as soon as created
2449     AllThreadsShouldSleep = true;
2450
2451     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2452     ActiveThreads = 1;
2453     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2454     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2455         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2456
2457     // Launch the helper threads
2458     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2459     {
2460
2461 #if !defined(_MSC_VER)
2462         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2463 #else
2464         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2465 #endif
2466
2467         if (!ok)
2468         {
2469             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2470             Application::exit_with_failure();
2471         }
2472
2473         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2474         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2475     }
2476   }
2477
2478
2479   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2480   // helper threads exit cleanly.
2481
2482   void ThreadsManager::exit_threads() {
2483
2484     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2485     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2486     wake_sleeping_threads();
2487
2488     // This makes the threads to exit idle_loop()
2489     AllThreadsShouldExit = true;
2490
2491     // Wait for thread termination
2492     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2493         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2494
2495     // Now we can safely destroy the locks
2496     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2497         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2498             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2499
2500     lock_destroy(&WaitLock);
2501     lock_destroy(&MPLock);
2502   }
2503
2504
2505   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2506   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2507   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2508
2509   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2510
2511     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2512
2513     SplitPoint* sp;
2514
2515     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2516     return sp != NULL;
2517   }
2518
2519
2520   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2521   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2522   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2523   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2524   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2525   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2526   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2527
2528   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2529
2530     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2531     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2532     assert(ActiveThreads > 1);
2533
2534     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2535         return false;
2536
2537     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2538     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2539
2540     if (localActiveSplitPoints == 0)
2541         // No active split points means that the thread is available as
2542         // a slave for any other thread.
2543         return true;
2544
2545     if (ActiveThreads == 2)
2546         return true;
2547
2548     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2549     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2550     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2551     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2552         return true;
2553
2554     return false;
2555   }
2556
2557
2558   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2559   // a slave for the thread with threadID "master".
2560
2561   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2562
2563     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2564     assert(ActiveThreads > 1);
2565
2566     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2567         if (thread_is_available(i, master))
2568             return true;
2569
2570     return false;
2571   }
2572
2573
2574   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2575   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2576   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2577   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2578   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2579   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2580   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2581   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2582   // split() returns.
2583
2584   template <bool Fake>
2585   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2586                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, bool mateThreat,
2587                              int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2588     assert(p.is_ok());
2589     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2590     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2591     assert(*bestValue <= *alpha);
2592     assert(*alpha < beta);
2593     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2594     assert(depth > Depth(0));
2595     assert(p.thread() >= 0 && p.thread() < ActiveThreads);
2596     assert(ActiveThreads > 1);
2597
2598     int i, master = p.thread();
2599     Thread& masterThread = threads[master];
2600
2601     lock_grab(&MPLock);
2602
2603     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2604     // active split points, don't split.
2605     if (   !available_thread_exists(master)
2606         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2607     {
2608         lock_release(&MPLock);
2609         return;
2610     }
2611
2612     // Pick the next available split point object from the split point stack
2613     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2614
2615     // Initialize the split point object
2616     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2617     splitPoint.stopRequest = false;
2618     splitPoint.ply = ply;
2619     splitPoint.depth = depth;
2620     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2621     splitPoint.alpha = *alpha;
2622     splitPoint.beta = beta;
2623     splitPoint.pvNode = pvNode;
2624     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2625     splitPoint.mp = mp;
2626     splitPoint.moveCount = *moveCount;
2627     splitPoint.pos = &p;
2628     splitPoint.parentSstack = ss;
2629     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2630         splitPoint.slaves[i] = 0;
2631
2632     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2633
2634     // If we are here it means we are not available
2635     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2636
2637     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2638
2639     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2640     for (i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2641         if (thread_is_available(i, master))
2642         {
2643             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2644             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2645             splitPoint.slaves[i] = 1;
2646             workersCnt++;
2647         }
2648
2649     assert(Fake || workersCnt > 1);
2650
2651     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2652     lock_release(&MPLock);
2653
2654     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2655     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2656     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2657         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2658         {
2659             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2660
2661             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2662
2663             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2664         }
2665
2666     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2667     // which it will instantly launch a search, because its state is
2668     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2669     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2670     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2671     idle_loop(master, &splitPoint);
2672
2673     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2674     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2675     lock_grab(&MPLock);
2676
2677     *alpha = splitPoint.alpha;
2678     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2679     masterThread.activeSplitPoints--;
2680     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2681
2682     lock_release(&MPLock);
2683   }
2684
2685
2686   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2687   // to start a new search from the root.
2688
2689   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2690
2691     assert(AllThreadsShouldSleep);
2692     assert(ActiveThreads > 0);
2693
2694     AllThreadsShouldSleep = false;
2695
2696     if (ActiveThreads == 1)
2697         return;
2698
2699 #if !defined(_MSC_VER)
2700     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2701     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2702     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2703 #else
2704     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2705         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2706 #endif
2707
2708   }
2709
2710
2711   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2712   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2713   // finished the job and should be idle.
2714
2715   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2716
2717     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2718
2719     // This makes the threads to go to sleep
2720     AllThreadsShouldSleep = true;
2721   }
2722
2723   /// The RootMoveList class
2724
2725   // RootMoveList c'tor
2726
2727   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2728
2729     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2730     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2731     StateInfo st;
2732     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2733
2734     // Generate all legal moves
2735     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2736
2737     // Add each move to the moves[] array
2738     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2739     {
2740         bool includeMove = includeAllMoves;
2741
2742         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2743             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2744
2745         if (!includeMove)
2746             continue;
2747
2748         // Find a quick score for the move
2749         init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2750         ss[0].eval = VALUE_NONE;
2751         ss[0].currentMove = cur->move;
2752         pos.do_move(cur->move, st);
2753         moves[count].move = cur->move;
2754         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1);
2755         moves[count].pv[0] = cur->move;
2756         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2757         pos.undo_move(cur->move);
2758         count++;
2759     }
2760     sort();
2761   }
2762
2763
2764   // RootMoveList simple methods definitions
2765
2766   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2767
2768     moves[moveNum].nodes = nodes;
2769     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2770   }
2771
2772   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2773
2774     moves[moveNum].ourBeta = our;
2775     moves[moveNum].theirBeta = their;
2776   }
2777
2778   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2779
2780     int j;
2781
2782     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2783         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2784
2785     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2786   }
2787
2788
2789   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2790   // iteration.
2791
2792   void RootMoveList::sort() {
2793
2794     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2795   }
2796
2797
2798   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2799   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2800   // correctly in MultiPV mode.
2801
2802   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2803
2804     int i,j;
2805
2806     for (i = 1; i <= n; i++)
2807     {
2808         RootMove rm = moves[i];
2809         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2810             moves[j] = moves[j - 1];
2811
2812         moves[j] = rm;
2813     }
2814   }
2815
2816 } // namspace