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