]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
In razor qsearch use corrected beta
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2009 Marco Costalba
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cstring>
27 #include <fstream>
28 #include <iostream>
29 #include <sstream>
30
31 #include "book.h"
32 #include "evaluate.h"
33 #include "history.h"
34 #include "misc.h"
35 #include "movegen.h"
36 #include "movepick.h"
37 #include "lock.h"
38 #include "san.h"
39 #include "search.h"
40 #include "thread.h"
41 #include "tt.h"
42 #include "ucioption.h"
43
44
45 ////
46 //// Local definitions
47 ////
48
49 namespace {
50
51   /// Types
52
53   // IterationInfoType stores search results for each iteration
54   //
55   // Because we use relatively small (dynamic) aspiration window,
56   // there happens many fail highs and fail lows in root. And
57   // because we don't do researches in those cases, "value" stored
58   // here is not necessarily exact. Instead in case of fail high/low
59   // we guess what the right value might be and store our guess
60   // as a "speculated value" and then move on. Speculated values are
61   // used just to calculate aspiration window width, so also if are
62   // not exact is not big a problem.
63
64   struct IterationInfoType {
65
66     IterationInfoType(Value v = Value(0), Value sv = Value(0))
67     : value(v), speculatedValue(sv) {}
68
69     Value value, speculatedValue;
70   };
71
72
73   // The BetaCounterType class is used to order moves at ply one.
74   // Apart for the first one that has its score, following moves
75   // normally have score -VALUE_INFINITE, so are ordered according
76   // to the number of beta cutoffs occurred under their subtree during
77   // the last iteration. The counters are per thread variables to avoid
78   // concurrent accessing under SMP case.
79
80   struct BetaCounterType {
81
82     BetaCounterType();
83     void clear();
84     void add(Color us, Depth d, int threadID);
85     void read(Color us, int64_t& our, int64_t& their);
86   };
87
88
89   // The RootMove class is used for moves at the root at the tree.  For each
90   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
91   // in the case of moves which fail low).
92
93   struct RootMove {
94
95     RootMove();
96     bool operator<(const RootMove&); // used to sort
97
98     Move move;
99     Value score;
100     int64_t nodes, cumulativeNodes;
101     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
102     int64_t ourBeta, theirBeta;
103   };
104
105
106   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
107   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
108
109   class RootMoveList {
110
111   public:
112     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
113     inline Move get_move(int moveNum) const;
114     inline Value get_move_score(int moveNum) const;
115     inline void set_move_score(int moveNum, Value score);
116     inline void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
117     inline void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
118     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
119     inline Move get_move_pv(int moveNum, int i) const;
120     inline int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const;
121     inline int move_count() const;
122     Move scan_for_easy_move() const;
123     inline void sort();
124     void sort_multipv(int n);
125
126   private:
127     static const int MaxRootMoves = 500;
128     RootMove moves[MaxRootMoves];
129     int count;
130   };
131
132
133   /// Constants
134
135   // Search depth at iteration 1
136   const Depth InitialDepth = OnePly /*+ OnePly/2*/;
137
138   // Depth limit for selective search
139   const Depth SelectiveDepth = 7 * OnePly;
140
141   // Use internal iterative deepening?
142   const bool UseIIDAtPVNodes = true;
143   const bool UseIIDAtNonPVNodes = false;
144
145   // Internal iterative deepening margin. At Non-PV moves, when
146   // UseIIDAtNonPVNodes is true, we do an internal iterative deepening
147   // search when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
148   const Value IIDMargin = Value(0x100);
149
150   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
151   // better than the second best move.
152   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
153
154   // Problem margin. If the score of the first move at iteration N+1 has
155   // dropped by more than this since iteration N, the boolean variable
156   // "Problem" is set to true, which will make the program spend some extra
157   // time looking for a better move.
158   const Value ProblemMargin = Value(0x28);
159
160   // No problem margin. If the boolean "Problem" is true, and a new move
161   // is found at the root which is less than NoProblemMargin worse than the
162   // best move from the previous iteration, Problem is set back to false.
163   const Value NoProblemMargin = Value(0x14);
164
165   // Null move margin. A null move search will not be done if the approximate
166   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
167   const Value NullMoveMargin = Value(0x300);
168
169   // Pruning criterions. See the code and comments in ok_to_prune() to
170   // understand their precise meaning.
171   const bool PruneEscapeMoves    = false;
172   const bool PruneDefendingMoves = false;
173   const bool PruneBlockingMoves  = false;
174
175   // Margins for futility pruning in the quiescence search, and at frontier
176   // and near frontier nodes.
177   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
178
179   // Remaining depth:                  1 ply         1.5 ply       2 ply         2.5 ply       3 ply         3.5 ply
180   const Value FutilityMargins[12] = { Value(0x100), Value(0x120), Value(0x200), Value(0x220), Value(0x250), Value(0x270),
181   //                                   4 ply         4.5 ply       5 ply         5.5 ply       6 ply         6.5 ply
182                                       Value(0x2A0), Value(0x2C0), Value(0x340), Value(0x360), Value(0x3A0), Value(0x3C0) };
183   // Razoring
184   const Depth RazorDepth = 4*OnePly;
185
186   // Remaining depth:                 1 ply         1.5 ply       2 ply         2.5 ply       3 ply         3.5 ply
187   const Value RazorMargins[6]     = { Value(0x180), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x3C0), Value(0x3C0), Value(0x3C0) };
188
189   // Remaining depth:                 1 ply         1.5 ply       2 ply         2.5 ply       3 ply         3.5 ply
190   const Value RazorApprMargins[6] = { Value(0x520), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x300) };
191
192
193   /// Variables initialized by UCI options
194
195   // Minimum number of full depth (i.e. non-reduced) moves at PV and non-PV nodes
196   int LMRPVMoves, LMRNonPVMoves; // heavy SMP read access for the latter
197
198   // Depth limit for use of dynamic threat detection
199   Depth ThreatDepth; // heavy SMP read access
200
201   // Last seconds noise filtering (LSN)
202   const bool UseLSNFiltering = true;
203   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
204   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
205   bool loseOnTime = false;
206
207   // Extensions. Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
208   // There is heavy SMP read access on these arrays
209   Depth CheckExtension[2], SingleReplyExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
210   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
211
212   // Iteration counters
213   int Iteration;
214   BetaCounterType BetaCounter; // has per-thread internal data
215
216   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
217   IterationInfoType IterationInfo[PLY_MAX_PLUS_2];
218   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
219
220   // MultiPV mode
221   int MultiPV;
222
223   // Time managment variables
224   int SearchStartTime;
225   int MaxNodes, MaxDepth;
226   int MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
227   int RootMoveNumber;
228   bool InfiniteSearch;
229   bool PonderSearch;
230   bool StopOnPonderhit;
231   bool AbortSearch; // heavy SMP read access
232   bool Quit;
233   bool FailHigh;
234   bool FailLow;
235   bool Problem;
236
237   // Show current line?
238   bool ShowCurrentLine;
239
240   // Log file
241   bool UseLogFile;
242   std::ofstream LogFile;
243
244   // MP related variables
245   int ActiveThreads = 1;
246   Depth MinimumSplitDepth;
247   int MaxThreadsPerSplitPoint;
248   Thread Threads[THREAD_MAX];
249   Lock MPLock;
250   Lock IOLock;
251   bool AllThreadsShouldExit = false;
252   const int MaxActiveSplitPoints = 8;
253   SplitPoint SplitPointStack[THREAD_MAX][MaxActiveSplitPoints];
254   bool Idle = true;
255
256 #if !defined(_MSC_VER)
257   pthread_cond_t WaitCond;
258   pthread_mutex_t WaitLock;
259 #else
260   HANDLE SitIdleEvent[THREAD_MAX];
261 #endif
262
263   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different
264   // cache lines (64 bytes each) from the heavy SMP read accessed variables.
265   int NodesSincePoll;
266   int NodesBetweenPolls = 30000;
267
268   // History table
269   History H;
270
271
272   /// Functions
273
274   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
275   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value alpha, Value beta);
276   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
277   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID);
278   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
279   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
280   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
281   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
282   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
283   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
284   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
285   bool value_is_mate(Value value);
286   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
287   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool capture, bool check, bool singleReply, bool mateThreat, bool* dangerous);
288   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
289   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat, Depth d);
290   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
291   void update_history(const Position& pos, Move m, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
292   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
293
294   bool fail_high_ply_1();
295   int current_search_time();
296   int nps();
297   void poll();
298   void ponderhit();
299   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
300   void wait_for_stop_or_ponderhit();
301   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
302
303   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp);
304   void init_split_point_stack();
305   void destroy_split_point_stack();
306   bool thread_should_stop(int threadID);
307   bool thread_is_available(int slave, int master);
308   bool idle_thread_exists(int master);
309   bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply,
310              Value *alpha, Value *beta, Value *bestValue,
311              const Value futilityValue, const Value approximateValue,
312              Depth depth, int *moves,
313              MovePicker *mp, int master, bool pvNode);
314   void wake_sleeping_threads();
315
316 #if !defined(_MSC_VER)
317   void *init_thread(void *threadID);
318 #else
319   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
320 #endif
321
322 }
323
324
325 ////
326 //// Functions
327 ////
328
329
330 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the
331 /// legal moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
332
333 int perft(Position& pos, Depth depth)
334 {
335     Move move;
336     int sum = 0;
337     MovePicker mp = MovePicker(pos, MOVE_NONE, depth, H);
338
339     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
340     // the moves, just to count them.
341     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
342     {
343         while (mp.get_next_move()) sum++;
344         return sum;
345     }
346
347     // Loop through all legal moves
348     CheckInfo ci(pos);
349     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
350     {
351         StateInfo st;
352         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
353         sum += perft(pos, depth - OnePly);
354         pos.undo_move(move);
355     }
356     return sum;
357 }
358
359
360 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
361 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
362 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
363 /// when a quit command is received during the search.
364
365 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
366            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
367            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
368
369   // Look for a book move
370   if (!infinite && !ponder && get_option_value_bool("OwnBook"))
371   {
372       Move bookMove;
373       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
374           OpeningBook.open("book.bin");
375
376       bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
377       if (bookMove != MOVE_NONE)
378       {
379           std::cout << "bestmove " << bookMove << std::endl;
380           return true;
381       }
382   }
383
384   // Initialize global search variables
385   Idle = false;
386   SearchStartTime = get_system_time();
387   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
388   {
389       Threads[i].nodes = 0ULL;
390       Threads[i].failHighPly1 = false;
391   }
392   NodesSincePoll = 0;
393   InfiniteSearch = infinite;
394   PonderSearch = ponder;
395   StopOnPonderhit = false;
396   AbortSearch = false;
397   Quit = false;
398   FailHigh = false;
399   FailLow = false;
400   Problem = false;
401   ExactMaxTime = maxTime;
402
403   // Read UCI option values
404   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
405   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
406   {
407       TT.clear();
408       loseOnTime = false; // reset at the beginning of a new game
409   }
410
411   bool PonderingEnabled = get_option_value_bool("Ponder");
412   MultiPV = get_option_value_int("MultiPV");
413
414   CheckExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
415   CheckExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
416
417   SingleReplyExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Reply Extension (PV nodes)"));
418   SingleReplyExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Reply Extension (non-PV nodes)"));
419
420   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
421   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
422
423   PassedPawnExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
424   PassedPawnExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
425
426   PawnEndgameExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
427   PawnEndgameExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
428
429   MateThreatExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
430   MateThreatExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
431
432   LMRPVMoves    = get_option_value_int("Full Depth Moves (PV nodes)") + 1;
433   LMRNonPVMoves = get_option_value_int("Full Depth Moves (non-PV nodes)") + 1;
434   ThreatDepth   = get_option_value_int("Threat Depth") * OnePly;
435
436   Chess960 = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
437   ShowCurrentLine = get_option_value_bool("UCI_ShowCurrLine");
438   UseLogFile = get_option_value_bool("Use Search Log");
439   if (UseLogFile)
440       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
441
442   MinimumSplitDepth = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
443   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
444
445   read_weights(pos.side_to_move());
446
447   // Set the number of active threads
448   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
449   if (newActiveThreads != ActiveThreads)
450   {
451       ActiveThreads = newActiveThreads;
452       init_eval(ActiveThreads);
453   }
454
455   // Wake up sleeping threads
456   wake_sleeping_threads();
457
458   for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
459       assert(thread_is_available(i, 0));
460
461   // Set thinking time
462   int myTime = time[side_to_move];
463   int myIncrement = increment[side_to_move];
464
465   if (!movesToGo) // Sudden death time control
466   {
467       if (myIncrement)
468       {
469           MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
470           AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
471       } else { // Blitz game without increment
472           MaxSearchTime = myTime / 30;
473           AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
474       }
475   }
476   else // (x moves) / (y minutes)
477   {
478       if (movesToGo == 1)
479       {
480           MaxSearchTime = myTime / 2;
481           AbsoluteMaxSearchTime =
482              (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
483       } else {
484           MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
485           AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
486       }
487   }
488
489   if (PonderingEnabled)
490   {
491       MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
492       MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
493   }
494
495   // Fixed depth or fixed number of nodes?
496   MaxDepth = maxDepth;
497   if (MaxDepth)
498       InfiniteSearch = true; // HACK
499
500   MaxNodes = maxNodes;
501   if (MaxNodes)
502   {
503       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
504       InfiniteSearch = true; // HACK
505   }
506   else if (myTime && myTime < 1000)
507       NodesBetweenPolls = 1000;
508   else if (myTime && myTime < 5000)
509       NodesBetweenPolls = 5000;
510   else
511       NodesBetweenPolls = 30000;
512
513   // Write information to search log file
514   if (UseLogFile)
515       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << std::endl
516               << "infinite: "  << infinite
517               << " ponder: "   << ponder
518               << " time: "     << myTime
519               << " increment: " << myIncrement
520               << " moves to go: " << movesToGo << std::endl;
521
522
523   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
524   //
525   // FIXME we really need to cleanup all this LSN ugliness
526   if (!loseOnTime)
527   {
528       Value v = id_loop(pos, searchMoves);
529       loseOnTime = (   UseLSNFiltering
530                     && myTime < LSNTime
531                     && myIncrement == 0
532                     && v < -LSNValue);
533   }
534   else
535   {
536       loseOnTime = false; // reset for next match
537       while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
538           ; // wait here
539       id_loop(pos, searchMoves); // to fail gracefully
540   }
541
542   if (UseLogFile)
543       LogFile.close();
544
545   Idle = true;
546   return !Quit;
547 }
548
549
550 /// init_threads() is called during startup.  It launches all helper threads,
551 /// and initializes the split point stack and the global locks and condition
552 /// objects.
553
554 void init_threads() {
555
556   volatile int i;
557
558 #if !defined(_MSC_VER)
559   pthread_t pthread[1];
560 #endif
561
562   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
563       Threads[i].activeSplitPoints = 0;
564
565   // Initialize global locks
566   lock_init(&MPLock, NULL);
567   lock_init(&IOLock, NULL);
568
569   init_split_point_stack();
570
571 #if !defined(_MSC_VER)
572   pthread_mutex_init(&WaitLock, NULL);
573   pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
574 #else
575   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
576       SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
577 #endif
578
579   // All threads except the main thread should be initialized to idle state
580   for (i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
581   {
582       Threads[i].stop = false;
583       Threads[i].workIsWaiting = false;
584       Threads[i].idle = true;
585       Threads[i].running = false;
586   }
587
588   // Launch the helper threads
589   for(i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
590   {
591 #if !defined(_MSC_VER)
592       pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i));
593 #else
594       DWORD iID[1];
595       CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, iID);
596 #endif
597
598       // Wait until the thread has finished launching
599       while (!Threads[i].running);
600   }
601 }
602
603
604 /// stop_threads() is called when the program exits.  It makes all the
605 /// helper threads exit cleanly.
606
607 void stop_threads() {
608
609   ActiveThreads = THREAD_MAX;  // HACK
610   Idle = false;  // HACK
611   wake_sleeping_threads();
612   AllThreadsShouldExit = true;
613   for (int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
614   {
615       Threads[i].stop = true;
616       while(Threads[i].running);
617   }
618   destroy_split_point_stack();
619 }
620
621
622 /// nodes_searched() returns the total number of nodes searched so far in
623 /// the current search.
624
625 int64_t nodes_searched() {
626
627   int64_t result = 0ULL;
628   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
629       result += Threads[i].nodes;
630   return result;
631 }
632
633
634 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
635 // new search from the root.
636 void SearchStack::init(int ply) {
637
638   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
639   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
640   reduction = Depth(0);
641 }
642
643 void SearchStack::initKillers() {
644
645   mateKiller = MOVE_NONE;
646   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
647       killers[i] = MOVE_NONE;
648 }
649
650 namespace {
651
652   // id_loop() is the main iterative deepening loop.  It calls root_search
653   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
654   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
655   // reached.
656
657   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
658
659     Position p(pos);
660     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
661
662     // searchMoves are verified, copied, scored and sorted
663     RootMoveList rml(p, searchMoves);
664
665     // Print RootMoveList c'tor startup scoring to the standard output,
666     // so that we print information also for iteration 1.
667     std::cout << "info depth " << 1 << "\ninfo depth " << 1
668               << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
669               << " time " << current_search_time()
670               << " nodes " << nodes_searched()
671               << " nps " << nps()
672               << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
673
674     // Initialize
675     TT.new_search();
676     H.clear();
677     init_ss_array(ss);
678     IterationInfo[1] = IterationInfoType(rml.get_move_score(0), rml.get_move_score(0));
679     Iteration = 1;
680
681     Move EasyMove = rml.scan_for_easy_move();
682
683     // Iterative deepening loop
684     while (Iteration < PLY_MAX)
685     {
686         // Initialize iteration
687         rml.sort();
688         Iteration++;
689         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
690         if (Iteration <= 5)
691             ExtraSearchTime = 0;
692
693         std::cout << "info depth " << Iteration << std::endl;
694
695         // Calculate dynamic search window based on previous iterations
696         Value alpha, beta;
697
698         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(IterationInfo[Iteration - 1].value) < VALUE_KNOWN_WIN)
699         {
700             int prevDelta1 = IterationInfo[Iteration - 1].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue;
701             int prevDelta2 = IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 3].speculatedValue;
702
703             int delta = Max(2 * abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2), ProblemMargin);
704
705             alpha = Max(IterationInfo[Iteration - 1].value - delta, -VALUE_INFINITE);
706             beta  = Min(IterationInfo[Iteration - 1].value + delta,  VALUE_INFINITE);
707         }
708         else
709         {
710             alpha = - VALUE_INFINITE;
711             beta  =   VALUE_INFINITE;
712         }
713
714         // Search to the current depth
715         Value value = root_search(p, ss, rml, alpha, beta);
716
717         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
718         // been overwritten during the search.
719         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
720
721         if (AbortSearch)
722             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
723
724         //Save info about search result
725         Value speculatedValue;
726         bool fHigh = false;
727         bool fLow = false;
728         Value delta = value - IterationInfo[Iteration - 1].value;
729
730         if (value >= beta)
731         {
732             assert(delta > 0);
733
734             fHigh = true;
735             speculatedValue = value + delta;
736             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 2; // Allocate more time
737         }
738         else if (value <= alpha)
739         {
740             assert(value == alpha);
741             assert(delta < 0);
742
743             fLow = true;
744             speculatedValue = value + delta;
745             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 3; // Allocate more time
746         } else
747             speculatedValue = value;
748
749         speculatedValue = Min(Max(speculatedValue, -VALUE_INFINITE), VALUE_INFINITE);
750         IterationInfo[Iteration] = IterationInfoType(value, speculatedValue);
751
752         // Erase the easy move if it differs from the new best move
753         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
754             EasyMove = MOVE_NONE;
755
756         Problem = false;
757
758         if (!InfiniteSearch)
759         {
760             // Time to stop?
761             bool stopSearch = false;
762
763             // Stop search early if there is only a single legal move
764             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
765                 stopSearch = true;
766
767             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
768             if (  Iteration >= 6
769                 && abs(IterationInfo[Iteration].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100
770                 && abs(IterationInfo[Iteration-1].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
771                 stopSearch = true;
772
773             // Stop search early if one move seems to be much better than the rest
774             int64_t nodes = nodes_searched();
775             if (   Iteration >= 8
776                 && !fLow
777                 && !fHigh
778                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
779                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
780                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
781                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
782                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
783                 stopSearch = true;
784
785             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
786             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
787                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
788                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
789
790             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
791             // iteration.  We probably don't have enough time to search the first
792             // move at the next iteration anyway.
793             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime)*80) / 128)
794                 stopSearch = true;
795
796             if (stopSearch)
797             {
798                 //FIXME: Implement fail-low emergency measures
799                 if (!PonderSearch)
800                     break;
801                 else
802                     StopOnPonderhit = true;
803             }
804         }
805
806         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
807             break;
808     }
809
810     rml.sort();
811
812     // If we are pondering, we shouldn't print the best move before we
813     // are told to do so
814     if (PonderSearch)
815         wait_for_stop_or_ponderhit();
816     else
817         // Print final search statistics
818         std::cout << "info nodes " << nodes_searched()
819                   << " nps " << nps()
820                   << " time " << current_search_time()
821                   << " hashfull " << TT.full() << std::endl;
822
823     // Print the best move and the ponder move to the standard output
824     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
825     {
826         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
827         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
828     }
829     std::cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
830     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
831         std::cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
832
833     std::cout << std::endl;
834
835     if (UseLogFile)
836     {
837         if (dbg_show_mean)
838             dbg_print_mean(LogFile);
839
840         if (dbg_show_hit_rate)
841             dbg_print_hit_rate(LogFile);
842
843         StateInfo st;
844         LogFile << "Nodes: " << nodes_searched() << std::endl
845                 << "Nodes/second: " << nps() << std::endl
846                 << "Best move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]) << std::endl;
847
848         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
849         LogFile << "Ponder move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[1])
850                 << std::endl << std::endl;
851     }
852     return rml.get_move_score(0);
853   }
854
855
856   // root_search() is the function which searches the root node.  It is
857   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
858   // scheme (perhaps we should try to use this at internal PV nodes, too?)
859   // and prints some information to the standard output.
860
861   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList &rml, Value alpha, Value beta) {
862
863     Value oldAlpha = alpha;
864     Value value;
865     CheckInfo ci(pos);
866
867     // Loop through all the moves in the root move list
868     for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
869     {
870         if (alpha >= beta)
871         {
872             // We failed high, invalidate and skip next moves, leave node-counters
873             // and beta-counters as they are and quickly return, we will try to do
874             // a research at the next iteration with a bigger aspiration window.
875             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
876             continue;
877         }
878         int64_t nodes;
879         Move move;
880         StateInfo st;
881         Depth ext, newDepth;
882
883         RootMoveNumber = i + 1;
884         FailHigh = false;
885
886         // Remember the node count before the move is searched. The node counts
887         // are used to sort the root moves at the next iteration.
888         nodes = nodes_searched();
889
890         // Reset beta cut-off counters
891         BetaCounter.clear();
892
893         // Pick the next root move, and print the move and the move number to
894         // the standard output.
895         move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
896         if (current_search_time() >= 1000)
897             std::cout << "info currmove " << move
898                       << " currmovenumber " << i + 1 << std::endl;
899
900         // Decide search depth for this move
901         bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
902         bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
903         bool dangerous;
904         ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
905         newDepth = (Iteration - 2) * OnePly + ext + InitialDepth;
906
907         // Make the move, and search it
908         pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
909
910         if (i < MultiPV)
911         {
912             // Aspiration window is disabled in multi-pv case
913             if (MultiPV > 1)
914                 alpha = -VALUE_INFINITE;
915
916             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
917             // If the value has dropped a lot compared to the last iteration,
918             // set the boolean variable Problem to true. This variable is used
919             // for time managment: When Problem is true, we try to complete the
920             // current iteration before playing a move.
921             Problem = (Iteration >= 2 && value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin);
922
923             if (Problem && StopOnPonderhit)
924                 StopOnPonderhit = false;
925         }
926         else
927         {
928             if (   newDepth >= 3*OnePly
929                 && i >= MultiPV + LMRPVMoves
930                 && !dangerous
931                 && !captureOrPromotion
932                 && !move_is_castle(move))
933             {
934                 ss[0].reduction = OnePly;
935                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-OnePly, 1, true, 0);
936             } else
937                 value = alpha + 1; // Just to trigger next condition
938
939             if (value > alpha)
940             {
941                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
942                 if (value > alpha)
943                 {
944                     // Fail high! Set the boolean variable FailHigh to true, and
945                     // re-search the move with a big window. The variable FailHigh is
946                     // used for time managment: We try to avoid aborting the search
947                     // prematurely during a fail high research.
948                     FailHigh = true;
949                     value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
950                 }
951             }
952         }
953
954         pos.undo_move(move);
955
956         // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
957         // was aborted because the user interrupted the search or because we
958         // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
959         // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
960         // move and/or PV.
961         if (AbortSearch)
962             break;
963
964         // Remember the node count for this move. The node counts are used to
965         // sort the root moves at the next iteration.
966         rml.set_move_nodes(i, nodes_searched() - nodes);
967
968         // Remember the beta-cutoff statistics
969         int64_t our, their;
970         BetaCounter.read(pos.side_to_move(), our, their);
971         rml.set_beta_counters(i, our, their);
972
973         assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
974
975         if (value <= alpha && i >= MultiPV)
976             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
977         else
978         {
979             // PV move or new best move!
980
981             // Update PV
982             rml.set_move_score(i, value);
983             update_pv(ss, 0);
984             TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
985             rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
986
987             if (MultiPV == 1)
988             {
989                 // We record how often the best move has been changed in each
990                 // iteration. This information is used for time managment: When
991                 // the best move changes frequently, we allocate some more time.
992                 if (i > 0)
993                     BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
994
995                 // Print search information to the standard output
996                 std::cout << "info depth " << Iteration
997                           << " score " << value_to_string(value)
998                           << ((value >= beta)?
999                               " lowerbound" : ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
1000                           << " time " << current_search_time()
1001                           << " nodes " << nodes_searched()
1002                           << " nps " << nps()
1003                           << " pv ";
1004
1005                 for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
1006                     std::cout << ss[0].pv[j] << " ";
1007
1008                 std::cout << std::endl;
1009
1010                 if (UseLogFile)
1011                     LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration, nodes_searched(), value,
1012                                          ((value >= beta)? VALUE_TYPE_LOWER
1013                                           : ((value <= alpha)? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT)),
1014                                          ss[0].pv)
1015                             << std::endl;
1016
1017                 if (value > alpha)
1018                     alpha = value;
1019
1020                 // Reset the global variable Problem to false if the value isn't too
1021                 // far below the final value from the last iteration.
1022                 if (value > IterationInfo[Iteration - 1].value - NoProblemMargin)
1023                     Problem = false;
1024             }
1025             else // MultiPV > 1
1026             {
1027                 rml.sort_multipv(i);
1028                 for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
1029                 {
1030                     int k;
1031                     std::cout << "info multipv " << j + 1
1032                               << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
1033                               << " depth " << ((j <= i)? Iteration : Iteration - 1)
1034                               << " time " << current_search_time()
1035                               << " nodes " << nodes_searched()
1036                               << " nps " << nps()
1037                               << " pv ";
1038
1039                     for (k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
1040                         std::cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1041
1042                     std::cout << std::endl;
1043                 }
1044                 alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV-1));
1045             }
1046         } // New best move case
1047
1048         assert(alpha >= oldAlpha);
1049
1050         FailLow = (alpha == oldAlpha);
1051     }
1052     return alpha;
1053   }
1054
1055
1056   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1057
1058   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1059                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1060
1061     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1062     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1063     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1064     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1065
1066     Move movesSearched[256];
1067     EvalInfo ei;
1068     StateInfo st;
1069     const TTEntry* tte;
1070     Move ttMove, move;
1071     Depth ext, newDepth;
1072     Value oldAlpha, value;
1073     bool isCheck, mateThreat, singleReply, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1074     int moveCount = 0;
1075     Value bestValue = -VALUE_INFINITE;
1076
1077     if (depth < OnePly)
1078         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1079
1080     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1081     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1082     init_node(ss, ply, threadID);
1083
1084     // After init_node() that calls poll()
1085     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1086         return Value(0);
1087
1088     if (pos.is_draw())
1089         return VALUE_DRAW;
1090
1091     if (ply >= PLY_MAX - 1)
1092         return pos.is_check() ? quick_evaluate(pos) : evaluate(pos, ei, threadID);
1093
1094     // Mate distance pruning
1095     oldAlpha = alpha;
1096     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1097     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1098     if (alpha >= beta)
1099         return alpha;
1100
1101     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1102     // pruning, but only for move ordering.
1103     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1104     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1105
1106     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1107     if (UseIIDAtPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 5*OnePly)
1108     {
1109         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1110         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1111     }
1112
1113     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1114     // to search all moves
1115     isCheck = pos.is_check();
1116     mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1117     CheckInfo ci(pos);
1118     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1119
1120     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
1121     // occurs.
1122     while (   alpha < beta
1123            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1124            && !thread_should_stop(threadID))
1125     {
1126       assert(move_is_ok(move));
1127
1128       singleReply = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1129       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1130       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1131
1132       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1133
1134       // Decide the new search depth
1135       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleReply, mateThreat, &dangerous);
1136       newDepth = depth - OnePly + ext;
1137
1138       // Make and search the move
1139       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1140
1141       if (moveCount == 1) // The first move in list is the PV
1142           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1143       else
1144       {
1145         // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1146         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1147         if (    depth >= 3*OnePly
1148             &&  moveCount >= LMRPVMoves
1149             && !dangerous
1150             && !captureOrPromotion
1151             && !move_is_castle(move)
1152             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1153         {
1154             ss[ply].reduction = OnePly;
1155             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-OnePly, ply+1, true, threadID);
1156         }
1157         else
1158             value = alpha + 1; // Just to trigger next condition
1159
1160         if (value > alpha) // Go with full depth non-pv search
1161         {
1162             ss[ply].reduction = Depth(0);
1163             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1164             if (value > alpha && value < beta)
1165             {
1166                 // When the search fails high at ply 1 while searching the first
1167                 // move at the root, set the flag failHighPly1. This is used for
1168                 // time managment:  We don't want to stop the search early in
1169                 // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
1170                 // result in a big drop in score at the root.
1171                 if (ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
1172                     Threads[threadID].failHighPly1 = true;
1173
1174                 // A fail high occurred. Re-search at full window (pv search)
1175                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1176                 Threads[threadID].failHighPly1 = false;
1177           }
1178         }
1179       }
1180       pos.undo_move(move);
1181
1182       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1183
1184       // New best move?
1185       if (value > bestValue)
1186       {
1187           bestValue = value;
1188           if (value > alpha)
1189           {
1190               alpha = value;
1191               update_pv(ss, ply);
1192               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1193                   ss[ply].mateKiller = move;
1194           }
1195           // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
1196           // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
1197           // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
1198           if (   ply == 1
1199               && Iteration >= 2
1200               && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
1201               Problem = true;
1202       }
1203
1204       // Split?
1205       if (   ActiveThreads > 1
1206           && bestValue < beta
1207           && depth >= MinimumSplitDepth
1208           && Iteration <= 99
1209           && idle_thread_exists(threadID)
1210           && !AbortSearch
1211           && !thread_should_stop(threadID)
1212           && split(pos, ss, ply, &alpha, &beta, &bestValue, VALUE_NONE, VALUE_NONE,
1213                    depth, &moveCount, &mp, threadID, true))
1214           break;
1215     }
1216
1217     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1218     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1219     if (moveCount == 0)
1220         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1221
1222     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1223     // history counters, and killer moves.
1224     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1225         return bestValue;
1226
1227     if (bestValue <= oldAlpha)
1228         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1229
1230     else if (bestValue >= beta)
1231     {
1232         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1233         move = ss[ply].pv[ply];
1234         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1235         {
1236             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1237             update_killers(move, ss[ply]);
1238         }
1239         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1240     }
1241     else
1242         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1243
1244     return bestValue;
1245   }
1246
1247
1248   // search() is the search function for zero-width nodes.
1249
1250   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1251                int ply, bool allowNullmove, int threadID) {
1252
1253     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1254     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1255     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1256
1257     Move movesSearched[256];
1258     EvalInfo ei;
1259     StateInfo st;
1260     const TTEntry* tte;
1261     Move ttMove, move;
1262     Depth ext, newDepth;
1263     Value approximateEval, nullValue, value, futilityValue;
1264     bool isCheck, useFutilityPruning, singleReply, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1265     bool mateThreat = false;
1266     int moveCount = 0;
1267     Value bestValue = -VALUE_INFINITE;
1268
1269     if (depth < OnePly)
1270         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1271
1272     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1273     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1274     init_node(ss, ply, threadID);
1275
1276     // After init_node() that calls poll()
1277     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1278         return Value(0);
1279
1280     if (pos.is_draw())
1281         return VALUE_DRAW;
1282
1283     if (ply >= PLY_MAX - 1)
1284         return pos.is_check() ? quick_evaluate(pos) : evaluate(pos, ei, threadID);
1285
1286     // Mate distance pruning
1287     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1288         return beta;
1289
1290     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1291         return beta - 1;
1292
1293     // Transposition table lookup
1294     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1295     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1296
1297     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1298     {
1299         ss[ply].currentMove = ttMove; // can be MOVE_NONE
1300         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1301     }
1302
1303     approximateEval = quick_evaluate(pos);
1304     isCheck = pos.is_check();
1305
1306     // Null move search
1307     if (    allowNullmove
1308         &&  depth > OnePly
1309         && !isCheck
1310         && !value_is_mate(beta)
1311         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1312         &&  approximateEval >= beta - NullMoveMargin)
1313     {
1314         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1315
1316         pos.do_null_move(st);
1317
1318         // Null move dynamic reduction based on depth
1319         int R = (depth >= 5 * OnePly ? 4 : 3);
1320
1321         // Null move dynamic reduction based on value
1322         if (approximateEval - beta > PawnValueMidgame)
1323             R++;
1324
1325         nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1326
1327         pos.undo_null_move();
1328
1329         if (nullValue >= beta)
1330         {
1331             if (depth < 6 * OnePly)
1332                 return beta;
1333
1334             // Do zugzwang verification search
1335             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1336             if (v >= beta)
1337                 return beta;
1338         } else {
1339             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1340             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1341             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1342             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1343             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1344             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1345             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1346                 mateThreat = true;
1347
1348             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1349             if (   depth < ThreatDepth
1350                 && ss[ply - 1].reduction
1351                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1352                 return beta - 1;
1353         }
1354     }
1355     // Null move search not allowed, try razoring
1356     else if (   !value_is_mate(beta)
1357              && depth < RazorDepth
1358              && approximateEval < beta - RazorApprMargins[int(depth) - 2]
1359              && ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1360              && ttMove == MOVE_NONE
1361              && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1362     {
1363         Value rbeta = beta - RazorMargins[int(depth) - 2];
1364         Value v = qsearch(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1365         if (v < rbeta)
1366           return v;
1367     }
1368
1369     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1370     if (UseIIDAtNonPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 8*OnePly &&
1371         evaluate(pos, ei, threadID) >= beta - IIDMargin)
1372     {
1373         search(pos, ss, beta, Min(depth/2, depth-2*OnePly), ply, false, threadID);
1374         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1375     }
1376
1377     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1378     // to search all moves.
1379     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1380     CheckInfo ci(pos);
1381     futilityValue = VALUE_NONE;
1382     useFutilityPruning = depth < SelectiveDepth && !isCheck;
1383
1384     // Avoid calling evaluate() if we already have the score in TT
1385     if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1386         futilityValue = value_from_tt(tte->value(), ply) + FutilityMargins[int(depth) - 2];
1387
1388     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
1389     // occurs.
1390     while (   bestValue < beta
1391            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1392            && !thread_should_stop(threadID))
1393     {
1394       assert(move_is_ok(move));
1395
1396       singleReply = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1397       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1398       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1399
1400       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1401
1402       // Decide the new search depth
1403       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleReply, mateThreat, &dangerous);
1404       newDepth = depth - OnePly + ext;
1405
1406       // Futility pruning
1407       if (    useFutilityPruning
1408           && !dangerous
1409           && !captureOrPromotion
1410           &&  move != ttMove)
1411       {
1412           // History pruning. See ok_to_prune() definition
1413           if (   moveCount >= 2 + int(depth)
1414               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove, depth)
1415               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1416               continue;
1417
1418           // Value based pruning
1419           if (approximateEval < beta)
1420           {
1421               if (futilityValue == VALUE_NONE)
1422                   futilityValue =  evaluate(pos, ei, threadID)
1423                                  + FutilityMargins[int(depth) - 2];
1424
1425               if (futilityValue < beta)
1426               {
1427                   if (futilityValue > bestValue)
1428                       bestValue = futilityValue;
1429                   continue;
1430               }
1431           }
1432       }
1433
1434       // Make and search the move
1435       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1436
1437       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1438       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1439       if (    depth >= 3*OnePly
1440           &&  moveCount >= LMRNonPVMoves
1441           && !dangerous
1442           && !captureOrPromotion
1443           && !move_is_castle(move)
1444           && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1445       {
1446           ss[ply].reduction = OnePly;
1447           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-OnePly, ply+1, true, threadID);
1448       }
1449       else
1450         value = beta; // Just to trigger next condition
1451
1452       if (value >= beta) // Go with full depth non-pv search
1453       {
1454           ss[ply].reduction = Depth(0);
1455           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1456       }
1457       pos.undo_move(move);
1458
1459       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1460
1461       // New best move?
1462       if (value > bestValue)
1463       {
1464         bestValue = value;
1465         if (value >= beta)
1466             update_pv(ss, ply);
1467
1468         if (value == value_mate_in(ply + 1))
1469             ss[ply].mateKiller = move;
1470       }
1471
1472       // Split?
1473       if (   ActiveThreads > 1
1474           && bestValue < beta
1475           && depth >= MinimumSplitDepth
1476           && Iteration <= 99
1477           && idle_thread_exists(threadID)
1478           && !AbortSearch
1479           && !thread_should_stop(threadID)
1480           && split(pos, ss, ply, &beta, &beta, &bestValue, futilityValue, approximateEval,
1481                    depth, &moveCount, &mp, threadID, false))
1482         break;
1483     }
1484
1485     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1486     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1487     if (moveCount == 0)
1488         return (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1489
1490     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1491     // history counters, and killer moves.
1492     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1493         return bestValue;
1494
1495     if (bestValue < beta)
1496         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1497     else
1498     {
1499         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1500         move = ss[ply].pv[ply];
1501         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1502         {
1503             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1504             update_killers(move, ss[ply]);
1505         }
1506         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1507     }
1508
1509     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1510
1511     return bestValue;
1512   }
1513
1514
1515   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1516   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1517   // less than OnePly).
1518
1519   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1520                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1521
1522     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1523     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1524     assert(depth <= 0);
1525     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1526     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1527
1528     EvalInfo ei;
1529     StateInfo st;
1530     Move ttMove, move;
1531     Value staticValue, bestValue, value, futilityValue;
1532     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck;
1533     const TTEntry* tte = NULL;
1534     int moveCount = 0;
1535     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1536
1537     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1538     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1539     init_node(ss, ply, threadID);
1540
1541     // After init_node() that calls poll()
1542     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1543         return Value(0);
1544
1545     if (pos.is_draw())
1546         return VALUE_DRAW;
1547
1548     // Transposition table lookup, only when not in PV
1549     if (!pvNode)
1550     {
1551         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1552         if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1553         {
1554             assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1555
1556             return value_from_tt(tte->value(), ply);
1557         }
1558     }
1559     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1560
1561     // Evaluate the position statically
1562     isCheck = pos.is_check();
1563     ei.futilityMargin = Value(0); // Manually initialize futilityMargin
1564
1565     if (isCheck)
1566         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1567
1568     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1569     {
1570         // Use the cached evaluation score if possible
1571         assert(ei.futilityMargin == Value(0));
1572
1573         staticValue = tte->value();
1574     }
1575     else
1576         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1577
1578     if (ply >= PLY_MAX - 1)
1579         return pos.is_check() ? quick_evaluate(pos) : evaluate(pos, ei, threadID);
1580
1581     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1582     // at least beta.
1583     bestValue = staticValue;
1584
1585     if (bestValue >= beta)
1586     {
1587         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1588         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin == 0)
1589             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1590
1591         return bestValue;
1592     }
1593
1594     if (bestValue > alpha)
1595         alpha = bestValue;
1596
1597     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1598     // to search the moves.  Because the depth is <= 0 here, only captures,
1599     // queen promotions and checks (only if depth == 0) will be generated.
1600     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H);
1601     CheckInfo ci(pos);
1602     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1603
1604     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1605     // occurs.
1606     while (   alpha < beta
1607            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1608     {
1609       assert(move_is_ok(move));
1610
1611       moveCount++;
1612       ss[ply].currentMove = move;
1613
1614       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1615
1616       // Futility pruning
1617       if (   enoughMaterial
1618           && !isCheck
1619           && !pvNode
1620           && !moveIsCheck
1621           &&  move != ttMove
1622           && !move_is_promotion(move)
1623           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1624       {
1625           futilityValue =  staticValue
1626                          + Max(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(move)),
1627                                pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move)))
1628                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0))
1629                          + FutilityMarginQS
1630                          + ei.futilityMargin;
1631
1632           if (futilityValue < alpha)
1633           {
1634               if (futilityValue > bestValue)
1635                   bestValue = futilityValue;
1636               continue;
1637           }
1638       }
1639
1640       // Don't search captures and checks with negative SEE values
1641       if (   !isCheck
1642           &&  move != ttMove
1643           && !move_is_promotion(move)
1644           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1645           continue;
1646
1647       // Make and search the move
1648       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1649       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1650       pos.undo_move(move);
1651
1652       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1653
1654       // New best move?
1655       if (value > bestValue)
1656       {
1657           bestValue = value;
1658           if (value > alpha)
1659           {
1660               alpha = value;
1661               update_pv(ss, ply);
1662           }
1663        }
1664     }
1665
1666     // All legal moves have been searched.  A special case: If we're in check
1667     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1668     if (!moveCount && pos.is_check()) // Mate!
1669         return value_mated_in(ply);
1670
1671     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1672
1673     // Update transposition table
1674     move = ss[ply].pv[ply];
1675     if (!pvNode)
1676     {
1677         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation of
1678         // the node, so keep this info to avoid a future costly evaluation() call.
1679         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.futilityMargin ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1680         Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1681
1682         if (bestValue < beta)
1683             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1684         else
1685             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1686     }
1687
1688     // Update killers only for good check moves
1689     if (alpha >= beta && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1690         update_killers(move, ss[ply]);
1691
1692     return bestValue;
1693   }
1694
1695
1696   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1697   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1698   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1699   // table, done a null move search, and searched the first move before
1700   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1701   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1702   // care of after we return from the split point.
1703
1704   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1705
1706     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1707     assert(ActiveThreads > 1);
1708
1709     Position pos = Position(sp->pos);
1710     CheckInfo ci(pos);
1711     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1712     Value value;
1713     Move move;
1714     bool isCheck = pos.is_check();
1715     bool useFutilityPruning =     sp->depth < SelectiveDepth
1716                               && !isCheck;
1717
1718     while (    sp->bestValue < sp->beta
1719            && !thread_should_stop(threadID)
1720            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
1721     {
1722       assert(move_is_ok(move));
1723
1724       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1725       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1726
1727       lock_grab(&(sp->lock));
1728       int moveCount = ++sp->moves;
1729       lock_release(&(sp->lock));
1730
1731       ss[sp->ply].currentMove = move;
1732
1733       // Decide the new search depth.
1734       bool dangerous;
1735       Depth ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1736       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1737
1738       // Prune?
1739       if (    useFutilityPruning
1740           && !dangerous
1741           && !captureOrPromotion)
1742       {
1743           // History pruning. See ok_to_prune() definition
1744           if (   moveCount >= 2 + int(sp->depth)
1745               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove, sp->depth)
1746               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1747               continue;
1748
1749           // Value based pruning
1750           if (sp->approximateEval < sp->beta)
1751           {
1752               if (sp->futilityValue == VALUE_NONE)
1753               {
1754                   EvalInfo ei;
1755                   sp->futilityValue =  evaluate(pos, ei, threadID)
1756                                     + FutilityMargins[int(sp->depth) - 2];
1757               }
1758
1759               if (sp->futilityValue < sp->beta)
1760               {
1761                   if (sp->futilityValue > sp->bestValue) // Less then 1% of cases
1762                   {
1763                       lock_grab(&(sp->lock));
1764                       if (sp->futilityValue > sp->bestValue)
1765                           sp->bestValue = sp->futilityValue;
1766                       lock_release(&(sp->lock));
1767                   }
1768                   continue;
1769               }
1770           }
1771       }
1772
1773       // Make and search the move.
1774       StateInfo st;
1775       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1776
1777       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1778       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1779       if (   !dangerous
1780           &&  moveCount >= LMRNonPVMoves
1781           && !captureOrPromotion
1782           && !move_is_castle(move)
1783           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1784       {
1785           ss[sp->ply].reduction = OnePly;
1786           value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth - OnePly, sp->ply+1, true, threadID);
1787       }
1788       else
1789           value = sp->beta; // Just to trigger next condition
1790
1791       if (value >= sp->beta) // Go with full depth non-pv search
1792       {
1793           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1794           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1795       }
1796       pos.undo_move(move);
1797
1798       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1799
1800       if (thread_should_stop(threadID))
1801           break;
1802
1803       // New best move?
1804       if (value > sp->bestValue) // Less then 2% of cases
1805       {
1806           lock_grab(&(sp->lock));
1807           if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
1808           {
1809               sp->bestValue = value;
1810               if (sp->bestValue >= sp->beta)
1811               {
1812                   sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1813                   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1814                       if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
1815                           Threads[i].stop = true;
1816
1817                   sp->finished = true;
1818               }
1819           }
1820           lock_release(&(sp->lock));
1821       }
1822     }
1823
1824     lock_grab(&(sp->lock));
1825
1826     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
1827     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
1828     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
1829         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1830             if (sp->slaves[i])
1831                 Threads[i].stop = true;
1832
1833     sp->cpus--;
1834     sp->slaves[threadID] = 0;
1835
1836     lock_release(&(sp->lock));
1837   }
1838
1839
1840   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1841   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1842   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1843   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1844   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1845   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
1846   // after we return from the split point.
1847
1848   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
1849
1850     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1851     assert(ActiveThreads > 1);
1852
1853     Position pos = Position(sp->pos);
1854     CheckInfo ci(pos);
1855     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1856     Value value;
1857     Move move;
1858
1859     while (    sp->alpha < sp->beta
1860            && !thread_should_stop(threadID)
1861            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
1862     {
1863       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1864       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1865
1866       assert(move_is_ok(move));
1867
1868       lock_grab(&(sp->lock));
1869       int moveCount = ++sp->moves;
1870       lock_release(&(sp->lock));
1871
1872       ss[sp->ply].currentMove = move;
1873
1874       // Decide the new search depth.
1875       bool dangerous;
1876       Depth ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1877       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1878
1879       // Make and search the move.
1880       StateInfo st;
1881       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1882
1883       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1884       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1885       if (   !dangerous
1886           &&  moveCount >= LMRPVMoves
1887           && !captureOrPromotion
1888           && !move_is_castle(move)
1889           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1890       {
1891           ss[sp->ply].reduction = OnePly;
1892           value = -search(pos, ss, -sp->alpha, newDepth - OnePly, sp->ply+1, true, threadID);
1893       }
1894       else
1895           value = sp->alpha + 1; // Just to trigger next condition
1896
1897       if (value > sp->alpha) // Go with full depth non-pv search
1898       {
1899           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1900           value = -search(pos, ss, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1901
1902           if (value > sp->alpha && value < sp->beta)
1903           {
1904               // When the search fails high at ply 1 while searching the first
1905               // move at the root, set the flag failHighPly1.  This is used for
1906               // time managment: We don't want to stop the search early in
1907               // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
1908               // result in a big drop in score at the root.
1909               if (sp->ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
1910                   Threads[threadID].failHighPly1 = true;
1911
1912               value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
1913               Threads[threadID].failHighPly1 = false;
1914         }
1915       }
1916       pos.undo_move(move);
1917
1918       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1919
1920       if (thread_should_stop(threadID))
1921           break;
1922
1923       // New best move?
1924       lock_grab(&(sp->lock));
1925       if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
1926       {
1927           sp->bestValue = value;
1928           if (value > sp->alpha)
1929           {
1930               sp->alpha = value;
1931               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1932               if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
1933                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
1934
1935               if (value >= sp->beta)
1936               {
1937                   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1938                       if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
1939                           Threads[i].stop = true;
1940
1941                   sp->finished = true;
1942               }
1943         }
1944         // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
1945         // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
1946         // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
1947         if (   sp->ply == 1
1948             && Iteration >= 2
1949             && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
1950             Problem = true;
1951       }
1952       lock_release(&(sp->lock));
1953     }
1954
1955     lock_grab(&(sp->lock));
1956
1957     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
1958     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
1959     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
1960         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1961             if (sp->slaves[i])
1962                 Threads[i].stop = true;
1963
1964     sp->cpus--;
1965     sp->slaves[threadID] = 0;
1966
1967     lock_release(&(sp->lock));
1968   }
1969
1970   /// The BetaCounterType class
1971
1972   BetaCounterType::BetaCounterType() { clear(); }
1973
1974   void BetaCounterType::clear() {
1975
1976     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
1977         Threads[i].betaCutOffs[WHITE] = Threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
1978   }
1979
1980   void BetaCounterType::add(Color us, Depth d, int threadID) {
1981
1982     // Weighted count based on depth
1983     Threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d);
1984   }
1985
1986   void BetaCounterType::read(Color us, int64_t& our, int64_t& their) {
1987
1988     our = their = 0UL;
1989     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
1990     {
1991         our += Threads[i].betaCutOffs[us];
1992         their += Threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
1993     }
1994   }
1995
1996
1997   /// The RootMove class
1998
1999   // Constructor
2000
2001   RootMove::RootMove() {
2002     nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL;
2003   }
2004
2005   // RootMove::operator<() is the comparison function used when
2006   // sorting the moves.  A move m1 is considered to be better
2007   // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
2008   // have equal score but m1 has the higher node count.
2009
2010   bool RootMove::operator<(const RootMove& m) {
2011
2012     if (score != m.score)
2013         return (score < m.score);
2014
2015     return theirBeta <= m.theirBeta;
2016   }
2017
2018   /// The RootMoveList class
2019
2020   // Constructor
2021
2022   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2023
2024     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2025     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2026
2027     // Generate all legal moves
2028     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2029
2030     // Add each move to the moves[] array
2031     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2032     {
2033         bool includeMove = includeAllMoves;
2034
2035         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2036             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2037
2038         if (!includeMove)
2039             continue;
2040
2041         // Find a quick score for the move
2042         StateInfo st;
2043         SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2044         init_ss_array(ss);
2045
2046         moves[count].move = cur->move;
2047         pos.do_move(moves[count].move, st);
2048         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
2049         pos.undo_move(moves[count].move);
2050         moves[count].pv[0] = moves[count].move;
2051         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE; // FIXME
2052         count++;
2053     }
2054     sort();
2055   }
2056
2057
2058   // Simple accessor methods for the RootMoveList class
2059
2060   inline Move RootMoveList::get_move(int moveNum) const {
2061     return moves[moveNum].move;
2062   }
2063
2064   inline Value RootMoveList::get_move_score(int moveNum) const {
2065     return moves[moveNum].score;
2066   }
2067
2068   inline void RootMoveList::set_move_score(int moveNum, Value score) {
2069     moves[moveNum].score = score;
2070   }
2071
2072   inline void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2073     moves[moveNum].nodes = nodes;
2074     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2075   }
2076
2077   inline void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2078     moves[moveNum].ourBeta = our;
2079     moves[moveNum].theirBeta = their;
2080   }
2081
2082   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2083     int j;
2084     for(j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2085       moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2086     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2087   }
2088
2089   inline Move RootMoveList::get_move_pv(int moveNum, int i) const {
2090     return moves[moveNum].pv[i];
2091   }
2092
2093   inline int64_t RootMoveList::get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const {
2094     return moves[moveNum].cumulativeNodes;
2095   }
2096
2097   inline int RootMoveList::move_count() const {
2098     return count;
2099   }
2100
2101
2102   // RootMoveList::scan_for_easy_move() is called at the end of the first
2103   // iteration, and is used to detect an "easy move", i.e. a move which appears
2104   // to be much bester than all the rest.  If an easy move is found, the move
2105   // is returned, otherwise the function returns MOVE_NONE.  It is very
2106   // important that this function is called at the right moment:  The code
2107   // assumes that the first iteration has been completed and the moves have
2108   // been sorted. This is done in RootMoveList c'tor.
2109
2110   Move RootMoveList::scan_for_easy_move() const {
2111
2112     assert(count);
2113
2114     if (count == 1)
2115         return get_move(0);
2116
2117     // moves are sorted so just consider the best and the second one
2118     if (get_move_score(0) > get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
2119         return get_move(0);
2120
2121     return MOVE_NONE;
2122   }
2123
2124   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2125   // iteration.
2126
2127   inline void RootMoveList::sort() {
2128
2129     sort_multipv(count - 1); // all items
2130   }
2131
2132
2133   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2134   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2135   // correctly in MultiPV mode.
2136
2137   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2138
2139     for (int i = 1; i <= n; i++)
2140     {
2141       RootMove rm = moves[i];
2142       int j;
2143       for (j = i; j > 0 && moves[j-1] < rm; j--)
2144           moves[j] = moves[j-1];
2145       moves[j] = rm;
2146     }
2147   }
2148
2149
2150   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2151   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the search
2152   // stack object corresponding to the current node.  Once every
2153   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2154   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2155
2156   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2157
2158     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2159     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2160
2161     Threads[threadID].nodes++;
2162
2163     if (threadID == 0)
2164     {
2165         NodesSincePoll++;
2166         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
2167         {
2168             poll();
2169             NodesSincePoll = 0;
2170         }
2171     }
2172     ss[ply].init(ply);
2173     ss[ply+2].initKillers();
2174
2175     if (Threads[threadID].printCurrentLine)
2176         print_current_line(ss, ply, threadID);
2177   }
2178
2179
2180   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.  It
2181   // updates the PV in the SearchStack object corresponding to the current
2182   // node.
2183
2184   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2185     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2186
2187     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2188     int p;
2189     for(p = ply + 1; ss[ply+1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2190       ss[ply].pv[p] = ss[ply+1].pv[p];
2191     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2192   }
2193
2194
2195   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points.  The
2196   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2197   // the PV at the parent node.
2198
2199   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
2200     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2201
2202     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2203     int p;
2204     for(p = ply + 1; ss[ply+1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2205       ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply+1].pv[p];
2206     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2207   }
2208
2209
2210   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2211   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2212   // if the moving piece is the same in both moves).  The first move is
2213   // assumed to be the move that was made to reach the current position, while
2214   // the second move is assumed to be a move from the current position.
2215
2216   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
2217
2218     Square f1, t1, f2, t2;
2219     Piece p;
2220
2221     assert(move_is_ok(m1));
2222     assert(move_is_ok(m2));
2223
2224     if (m2 == MOVE_NONE)
2225         return false;
2226
2227     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
2228     f2 = move_from(m2);
2229     t1 = move_to(m1);
2230     if (f2 == t1)
2231         return true;
2232
2233     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
2234     t2 = move_to(m2);
2235     f1 = move_from(m1);
2236     if (t2 == f1)
2237         return true;
2238
2239     // Case 3: Moving through the vacated square
2240     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
2241         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2242       return true;
2243
2244     // Case 4: The destination square for m2 is attacked by the moving piece in m1
2245     p = pos.piece_on(t1);
2246     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
2247         return true;
2248
2249     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
2250     if (   piece_is_slider(p)
2251         && bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
2252         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
2253     {
2254         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
2255         Color us = pos.side_to_move();
2256         Square ksq = pos.king_square(us);
2257         clear_bit(&occ, f2);
2258         if (type_of_piece(p) == BISHOP)
2259         {
2260             if (bit_is_set(bishop_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2261                 return true;
2262         }
2263         else if (type_of_piece(p) == ROOK)
2264         {
2265             if (bit_is_set(rook_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2266                 return true;
2267         }
2268         else
2269         {
2270             assert(type_of_piece(p) == QUEEN);
2271             if (bit_is_set(queen_attacks_bb(ksq, occ), t1))
2272                 return true;
2273         }
2274     }
2275     return false;
2276   }
2277
2278
2279   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2280   // eventually compensated for the ply.
2281
2282   bool value_is_mate(Value value) {
2283
2284     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2285
2286     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2287           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2288   }
2289
2290
2291   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2292   // killer moves of that ply.
2293
2294   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2295
2296       const Move* k = ss.killers;
2297       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2298           if (*k == m)
2299               return true;
2300
2301       return false;
2302   }
2303
2304
2305   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2306   // or with extended depth.  Certain classes of moves (checking moves, in
2307   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2308   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2309   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2310   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2311
2312   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool captureOrPromotion,
2313                   bool check, bool singleReply, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2314
2315     assert(m != MOVE_NONE);
2316
2317     Depth result = Depth(0);
2318     *dangerous = check | singleReply | mateThreat;
2319
2320     if (*dangerous)
2321     {
2322         if (check)
2323             result += CheckExtension[pvNode];
2324
2325         if (singleReply)
2326             result += SingleReplyExtension[pvNode];
2327
2328         if (mateThreat)
2329             result += MateThreatExtension[pvNode];
2330     }
2331
2332     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2333     {
2334         Color c = pos.side_to_move();
2335         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2336         {
2337             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2338             *dangerous = true;
2339         }
2340         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2341         {
2342             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2343             *dangerous = true;
2344         }
2345     }
2346
2347     if (   captureOrPromotion
2348         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2349         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2350             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2351         && !move_is_promotion(m)
2352         && !move_is_ep(m))
2353     {
2354         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2355         *dangerous = true;
2356     }
2357
2358     if (   pvNode
2359         && captureOrPromotion
2360         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2361         && pos.see_sign(m) >= 0)
2362     {
2363         result += OnePly/2;
2364         *dangerous = true;
2365     }
2366
2367     return Min(result, OnePly);
2368   }
2369
2370
2371   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2372   // doing a 'null move' should be allowed.  In order to avoid zugzwang
2373   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2374   // little material left.  Currently, the test is a bit too simple:  Null
2375   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.  It's
2376   // probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2377   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2378
2379   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2380
2381     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2382   }
2383
2384
2385   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move.  Only
2386   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2387   // candidates for pruning.
2388
2389   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat, Depth d) {
2390
2391     assert(move_is_ok(m));
2392     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2393     assert(!pos.move_is_check(m));
2394     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2395     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2396     assert(d >= OnePly);
2397
2398     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2399
2400     mfrom = move_from(m);
2401     mto = move_to(m);
2402     tfrom = move_from(threat);
2403     tto = move_to(threat);
2404
2405     // Case 1: Castling moves are never pruned
2406     if (move_is_castle(m))
2407         return false;
2408
2409     // Case 2: Don't prune moves which move the threatened piece
2410     if (!PruneEscapeMoves && threat != MOVE_NONE && mfrom == tto)
2411         return false;
2412
2413     // Case 3: If the threatened piece has value less than or equal to the
2414     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2415     if (   !PruneDefendingMoves
2416         && threat != MOVE_NONE
2417         && pos.move_is_capture(threat)
2418         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2419             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2420         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2421         return false;
2422
2423     // Case 4: Don't prune moves with good history
2424     if (!H.ok_to_prune(pos.piece_on(mfrom), mto, d))
2425         return false;
2426
2427     // Case 5: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2428     // prune safe moves which block its ray.
2429     if (  !PruneBlockingMoves
2430         && threat != MOVE_NONE
2431         && piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2432         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2433         && pos.see_sign(m) >= 0)
2434         return false;
2435
2436     return true;
2437   }
2438
2439
2440   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2441   // can be used at a given point in search.
2442
2443   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2444
2445     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2446
2447     return   (   tte->depth() >= depth
2448               || v >= Max(value_mate_in(100), beta)
2449               || v < Min(value_mated_in(100), beta))
2450
2451           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2452               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2453   }
2454
2455
2456   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2457   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2458
2459   void update_history(const Position& pos, Move m, Depth depth,
2460                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2461
2462     H.success(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2463
2464     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2465     {
2466         assert(m != movesSearched[i]);
2467         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(movesSearched[i]))
2468             H.failure(pos.piece_on(move_from(movesSearched[i])), move_to(movesSearched[i]));
2469     }
2470   }
2471
2472
2473   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2474   // among the killer moves of that ply.
2475
2476   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2477
2478     if (m == ss.killers[0])
2479         return;
2480
2481     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2482         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2483
2484     ss.killers[0] = m;
2485   }
2486
2487
2488   // fail_high_ply_1() checks if some thread is currently resolving a fail
2489   // high at ply 1 at the node below the first root node.  This information
2490   // is used for time managment.
2491
2492   bool fail_high_ply_1() {
2493
2494     for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2495         if (Threads[i].failHighPly1)
2496             return true;
2497
2498     return false;
2499   }
2500
2501
2502   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2503   // since the beginning of the current search.
2504
2505   int current_search_time() {
2506     return get_system_time() - SearchStartTime;
2507   }
2508
2509
2510   // nps() computes the current nodes/second count.
2511
2512   int nps() {
2513     int t = current_search_time();
2514     return (t > 0)? int((nodes_searched() * 1000) / t) : 0;
2515   }
2516
2517
2518   // poll() performs two different functions:  It polls for user input, and it
2519   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2520   // search.
2521
2522   void poll() {
2523
2524     static int lastInfoTime;
2525     int t = current_search_time();
2526
2527     //  Poll for input
2528     if (Bioskey())
2529     {
2530         // We are line oriented, don't read single chars
2531         std::string command;
2532         if (!std::getline(std::cin, command))
2533             command = "quit";
2534
2535         if (command == "quit")
2536         {
2537             AbortSearch = true;
2538             PonderSearch = false;
2539             Quit = true;
2540             return;
2541         }
2542         else if (command == "stop")
2543         {
2544             AbortSearch = true;
2545             PonderSearch = false;
2546         }
2547         else if (command == "ponderhit")
2548             ponderhit();
2549     }
2550     // Print search information
2551     if (t < 1000)
2552         lastInfoTime = 0;
2553
2554     else if (lastInfoTime > t)
2555         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2556         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2557         lastInfoTime = 0;
2558
2559     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2560     {
2561         lastInfoTime = t;
2562         lock_grab(&IOLock);
2563         if (dbg_show_mean)
2564             dbg_print_mean();
2565
2566         if (dbg_show_hit_rate)
2567             dbg_print_hit_rate();
2568
2569         std::cout << "info nodes " << nodes_searched() << " nps " << nps()
2570                   << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << std::endl;
2571         lock_release(&IOLock);
2572         if (ShowCurrentLine)
2573             Threads[0].printCurrentLine = true;
2574     }
2575     // Should we stop the search?
2576     if (PonderSearch)
2577         return;
2578
2579     bool overTime =     t > AbsoluteMaxSearchTime
2580                      || (RootMoveNumber == 1 && t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime && !FailLow) //FIXME: We are not checking any problem flags, BUG?
2581                      || (  !FailHigh && !FailLow && !fail_high_ply_1() && !Problem
2582                          && t > 6*(MaxSearchTime + ExtraSearchTime));
2583
2584     if (   (Iteration >= 3 && (!InfiniteSearch && overTime))
2585         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2586         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && nodes_searched() >= MaxNodes))
2587         AbortSearch = true;
2588   }
2589
2590
2591   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2592   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2593   // it correctly predicted the opponent's move.
2594
2595   void ponderhit() {
2596
2597     int t = current_search_time();
2598     PonderSearch = false;
2599     if (Iteration >= 3 &&
2600        (!InfiniteSearch && (StopOnPonderhit ||
2601                             t > AbsoluteMaxSearchTime ||
2602                             (RootMoveNumber == 1 &&
2603                              t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime && !FailLow) ||
2604                             (!FailHigh && !FailLow && !fail_high_ply_1() && !Problem &&
2605                              t > 6*(MaxSearchTime + ExtraSearchTime)))))
2606       AbortSearch = true;
2607   }
2608
2609
2610   // print_current_line() prints the current line of search for a given
2611   // thread.  Called when the UCI option UCI_ShowCurrLine is 'true'.
2612
2613   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2614
2615     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2616     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2617
2618     if (!Threads[threadID].idle)
2619     {
2620         lock_grab(&IOLock);
2621         std::cout << "info currline " << (threadID + 1);
2622         for (int p = 0; p < ply; p++)
2623             std::cout << " " << ss[p].currentMove;
2624
2625         std::cout << std::endl;
2626         lock_release(&IOLock);
2627     }
2628     Threads[threadID].printCurrentLine = false;
2629     if (threadID + 1 < ActiveThreads)
2630         Threads[threadID + 1].printCurrentLine = true;
2631   }
2632
2633
2634   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2635
2636   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2637
2638     for (int i = 0; i < 3; i++)
2639     {
2640         ss[i].init(i);
2641         ss[i].initKillers();
2642     }
2643   }
2644
2645
2646   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2647   // while the program is pondering.  The point is to work around a wrinkle in
2648   // the UCI protocol:  When pondering, the engine is not allowed to give a
2649   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2650   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2651   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2652
2653   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2654
2655     std::string command;
2656
2657     while (true)
2658     {
2659         if (!std::getline(std::cin, command))
2660             command = "quit";
2661
2662         if (command == "quit")
2663         {
2664             Quit = true;
2665             break;
2666         }
2667         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2668             break;
2669     }
2670   }
2671
2672
2673   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2674   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2675   // object for which the current thread is the master.
2676
2677   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp) {
2678     assert(threadID >= 0 && threadID < THREAD_MAX);
2679
2680     Threads[threadID].running = true;
2681
2682     while(true) {
2683       if(AllThreadsShouldExit && threadID != 0)
2684         break;
2685
2686       // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled instead
2687       // of wasting CPU time polling for work:
2688       while(threadID != 0 && (Idle || threadID >= ActiveThreads)) {
2689 #if !defined(_MSC_VER)
2690         pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2691         if(Idle || threadID >= ActiveThreads)
2692           pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2693         pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2694 #else
2695         WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2696 #endif
2697       }
2698
2699       // If this thread has been assigned work, launch a search
2700       if(Threads[threadID].workIsWaiting) {
2701         Threads[threadID].workIsWaiting = false;
2702         if(Threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2703           sp_search_pv(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2704         else
2705           sp_search(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2706         Threads[threadID].idle = true;
2707       }
2708
2709       // If this thread is the master of a split point and all threads have
2710       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2711       if(waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2712         return;
2713     }
2714
2715     Threads[threadID].running = false;
2716   }
2717
2718
2719   // init_split_point_stack() is called during program initialization, and
2720   // initializes all split point objects.
2721
2722   void init_split_point_stack() {
2723     for(int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2724       for(int j = 0; j < MaxActiveSplitPoints; j++) {
2725         SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2726         lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2727       }
2728   }
2729
2730
2731   // destroy_split_point_stack() is called when the program exits, and
2732   // destroys all locks in the precomputed split point objects.
2733
2734   void destroy_split_point_stack() {
2735     for(int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2736       for(int j = 0; j < MaxActiveSplitPoints; j++)
2737         lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2738   }
2739
2740
2741   // thread_should_stop() checks whether the thread with a given threadID has
2742   // been asked to stop, directly or indirectly.  This can happen if a beta
2743   // cutoff has occured in thre thread's currently active split point, or in
2744   // some ancestor of the current split point.
2745
2746   bool thread_should_stop(int threadID) {
2747     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2748
2749     SplitPoint* sp;
2750
2751     if(Threads[threadID].stop)
2752       return true;
2753     if(ActiveThreads <= 2)
2754       return false;
2755     for(sp = Threads[threadID].splitPoint; sp != NULL; sp = sp->parent)
2756       if(sp->finished) {
2757         Threads[threadID].stop = true;
2758         return true;
2759       }
2760     return false;
2761   }
2762
2763
2764   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2765   // available to help the thread with threadID "master" at a split point.  An
2766   // obvious requirement is that "slave" must be idle.  With more than two
2767   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2768   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2769   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2770   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2771
2772   bool thread_is_available(int slave, int master) {
2773     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2774     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2775     assert(ActiveThreads > 1);
2776
2777     if(!Threads[slave].idle || slave == master)
2778       return false;
2779
2780     if(Threads[slave].activeSplitPoints == 0)
2781       // No active split points means that the thread is available as a slave
2782       // for any other thread.
2783       return true;
2784
2785     if(ActiveThreads == 2)
2786       return true;
2787
2788     // Apply the "helpful master" concept if possible.
2789     if(SplitPointStack[slave][Threads[slave].activeSplitPoints-1].slaves[master])
2790       return true;
2791
2792     return false;
2793   }
2794
2795
2796   // idle_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2797   // a slave for the thread with threadID "master".
2798
2799   bool idle_thread_exists(int master) {
2800     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2801     assert(ActiveThreads > 1);
2802
2803     for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2804       if(thread_is_available(i, master))
2805         return true;
2806     return false;
2807   }
2808
2809
2810   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2811   // several threads at PV nodes.  If it does not succeed in splitting the
2812   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2813   // split point objects), the function immediately returns false.  If
2814   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2815   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2816   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2817   // helper threads that they have been assigned work.  This will cause them
2818   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv().  When all
2819   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2820   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2821
2822   bool split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
2823              Value* alpha, Value* beta, Value* bestValue, const Value futilityValue,
2824              const Value approximateEval, Depth depth, int* moves,
2825              MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2826
2827     assert(p.is_ok());
2828     assert(sstck != NULL);
2829     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2830     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE && *bestValue <= *alpha);
2831     assert(!pvNode || *alpha < *beta);
2832     assert(*beta <= VALUE_INFINITE);
2833     assert(depth > Depth(0));
2834     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2835     assert(ActiveThreads > 1);
2836
2837     SplitPoint* splitPoint;
2838     int i;
2839
2840     lock_grab(&MPLock);
2841
2842     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2843     // active split points, don't split.
2844     if(!idle_thread_exists(master) ||
2845        Threads[master].activeSplitPoints >= MaxActiveSplitPoints) {
2846       lock_release(&MPLock);
2847       return false;
2848     }
2849
2850     // Pick the next available split point object from the split point stack
2851     splitPoint = SplitPointStack[master] + Threads[master].activeSplitPoints;
2852     Threads[master].activeSplitPoints++;
2853
2854     // Initialize the split point object
2855     splitPoint->parent = Threads[master].splitPoint;
2856     splitPoint->finished = false;
2857     splitPoint->ply = ply;
2858     splitPoint->depth = depth;
2859     splitPoint->alpha = pvNode? *alpha : (*beta - 1);
2860     splitPoint->beta = *beta;
2861     splitPoint->pvNode = pvNode;
2862     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2863     splitPoint->futilityValue = futilityValue;
2864     splitPoint->approximateEval = approximateEval;
2865     splitPoint->master = master;
2866     splitPoint->mp = mp;
2867     splitPoint->moves = *moves;
2868     splitPoint->cpus = 1;
2869     splitPoint->pos.copy(p);
2870     splitPoint->parentSstack = sstck;
2871     for(i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2872       splitPoint->slaves[i] = 0;
2873
2874     // Copy the current position and the search stack to the master thread
2875     memcpy(splitPoint->sstack[master], sstck, (ply+1)*sizeof(SearchStack));
2876     Threads[master].splitPoint = splitPoint;
2877
2878     // Make copies of the current position and search stack for each thread
2879     for(i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint;
2880         i++)
2881       if(thread_is_available(i, master)) {
2882         memcpy(splitPoint->sstack[i], sstck, (ply+1)*sizeof(SearchStack));
2883         Threads[i].splitPoint = splitPoint;
2884         splitPoint->slaves[i] = 1;
2885         splitPoint->cpus++;
2886       }
2887
2888     // Tell the threads that they have work to do.  This will make them leave
2889     // their idle loop.
2890     for(i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2891       if(i == master || splitPoint->slaves[i]) {
2892         Threads[i].workIsWaiting = true;
2893         Threads[i].idle = false;
2894         Threads[i].stop = false;
2895       }
2896
2897     lock_release(&MPLock);
2898
2899     // Everything is set up.  The master thread enters the idle loop, from
2900     // which it will instantly launch a search, because its workIsWaiting
2901     // slot is 'true'.  We send the split point as a second parameter to the
2902     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2903     // loop when all threads have finished their work at this split point
2904     // (i.e. when // splitPoint->cpus == 0).
2905     idle_loop(master, splitPoint);
2906
2907     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2908     // finished. Update alpha, beta and bestvalue, and return.
2909     lock_grab(&MPLock);
2910     if(pvNode) *alpha = splitPoint->alpha;
2911     *beta = splitPoint->beta;
2912     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2913     Threads[master].stop = false;
2914     Threads[master].idle = false;
2915     Threads[master].activeSplitPoints--;
2916     Threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2917     lock_release(&MPLock);
2918
2919     return true;
2920   }
2921
2922
2923   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2924   // to start a new search from the root.
2925
2926   void wake_sleeping_threads() {
2927     if(ActiveThreads > 1) {
2928       for(int i = 1; i < ActiveThreads; i++) {
2929         Threads[i].idle = true;
2930         Threads[i].workIsWaiting = false;
2931       }
2932 #if !defined(_MSC_VER)
2933       pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2934       pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2935       pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2936 #else
2937       for(int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
2938         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2939 #endif
2940     }
2941   }
2942
2943
2944   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2945   // launched.  It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2946   // threadID.  There are two versions of this function; one for POSIX threads
2947   // and one for Windows threads.
2948
2949 #if !defined(_MSC_VER)
2950
2951   void *init_thread(void *threadID) {
2952     idle_loop(*(int *)threadID, NULL);
2953     return NULL;
2954   }
2955
2956 #else
2957
2958   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2959     idle_loop(*(int *)threadID, NULL);
2960     return NULL;
2961   }
2962
2963 #endif
2964
2965 }