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

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