]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Use MovePicker's move ordering also at root
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "timeman.h"
42 #include "thread.h"
43 #include "tt.h"
44 #include "ucioption.h"
45
46 using std::cout;
47 using std::endl;
48
49 ////
50 //// Local definitions
51 ////
52
53 namespace {
54
55   /// Types
56   enum NodeType { NonPV, PV };
57
58   // Set to true to force running with one thread.
59   // Used for debugging SMP code.
60   const bool FakeSplit = false;
61
62   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
63   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
64   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
65   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
66
67   class ThreadsManager {
68     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
69        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
70        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
71     */
72   public:
73     void init_threads();
74     void exit_threads();
75
76     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
77     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
78     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
79     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
80
81     void resetNodeCounters();
82     void resetBetaCounters();
83     int64_t nodes_searched() const;
84     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
85     bool available_thread_exists(int master) const;
86     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
87     bool thread_should_stop(int threadID) const;
88     void wake_sleeping_threads();
89     void put_threads_to_sleep();
90     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
91
92     template <bool Fake>
93     void split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
94                Depth depth, Move threatMove, bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode);
95
96   private:
97     friend void poll();
98
99     int ActiveThreads;
100     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
101     Thread threads[MAX_THREADS];
102
103     Lock MPLock, WaitLock;
104
105 #if !defined(_MSC_VER)
106     pthread_cond_t WaitCond;
107 #else
108     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
109 #endif
110
111   };
112
113
114   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
115   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
116   // in the case of moves which fail low).
117
118   struct RootMove {
119
120     RootMove() { mp_score = 0; nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
121
122     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
123     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
124     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
125     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
126     bool operator<(const RootMove& m) const {
127
128         return score != m.score ? score < m.score : mp_score <= m.mp_score;
129     }
130
131     Move move;
132     Value score;
133     int mp_score;
134     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
135     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
136   };
137
138
139   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
140   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
141
142   class RootMoveList {
143
144   public:
145     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
146
147     void set_mp_scores(const Position &pos);
148
149     int move_count() const { return count; }
150     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
151     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
152     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
153     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
154     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
155
156     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
157     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
158     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
159     void sort();
160     void sort_multipv(int n);
161
162   private:
163     static const int MaxRootMoves = 500;
164     RootMove moves[MaxRootMoves];
165     int count;
166   };
167
168
169   /// Adjustments
170
171   // Step 6. Razoring
172
173   // Maximum depth for razoring
174   const Depth RazorDepth = 4 * ONE_PLY;
175
176   // Dynamic razoring margin based on depth
177   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
178
179   // Step 8. Null move search with verification search
180
181   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
182   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
183   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
184
185   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
186   const Depth ThreatDepth = 5 * ONE_PLY;
187
188   // Step 9. Internal iterative deepening
189
190   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
191   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * ONE_PLY /* non-PV */, 5 * ONE_PLY /* PV */};
192
193   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
194   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
195   const Value IIDMargin = Value(0x100);
196
197   // Step 11. Decide the new search depth
198
199   // Extensions. Configurable UCI options
200   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
201   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
202   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
203
204   // Minimum depth for use of singular extension
205   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * ONE_PLY /* non-PV */, 6 * ONE_PLY /* PV */};
206
207   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
208   // remaining ones we will extend it.
209   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
210
211   // Step 12. Futility pruning
212
213   // Futility margin for quiescence search
214   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
215
216   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
217   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
218   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
219
220   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * ONE_PLY ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 1)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
221   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * ONE_PLY ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
222
223   // Step 14. Reduced search
224
225   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
226   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
227
228   template <NodeType PV>
229   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
230
231   // Common adjustments
232
233   // Search depth at iteration 1
234   const Depth InitialDepth = ONE_PLY;
235
236   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
237   // better than the second best move.
238   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
239
240
241   /// Global variables
242
243   // Iteration counter
244   int Iteration;
245
246   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
247   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
248   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
249
250   // Search window management
251   int AspirationDelta;
252
253   // MultiPV mode
254   int MultiPV;
255
256   // Time managment variables
257   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, ExactMaxTime;
258   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
259   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
260   TimeManager TimeMgr;
261
262   // Log file
263   bool UseLogFile;
264   std::ofstream LogFile;
265
266   // Multi-threads related variables
267   Depth MinimumSplitDepth;
268   int MaxThreadsPerSplitPoint;
269   ThreadsManager ThreadsMgr;
270
271   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
272   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
273   int NodesSincePoll;
274   int NodesBetweenPolls = 30000;
275
276   // History table
277   History H;
278
279   /// Local functions
280
281   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
282   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
283
284   template <NodeType PvNode>
285   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
286
287   template <NodeType PvNode>
288   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
289
290   template <NodeType PvNode>
291   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
292
293   template <NodeType PvNode>
294   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
295
296   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
297   bool value_is_mate(Value value);
298   Value value_to_tt(Value v, int ply);
299   Value value_from_tt(Value v, int ply);
300   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss);
301   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
302   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
303   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
304   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
305   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
306   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
307
308   int current_search_time();
309   std::string value_to_uci(Value v);
310   int nps();
311   void poll();
312   void ponderhit();
313   void wait_for_stop_or_ponderhit();
314   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
315   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value);
316   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]);
317   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]);
318
319 #if !defined(_MSC_VER)
320   void *init_thread(void *threadID);
321 #else
322   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
323 #endif
324
325 }
326
327
328 ////
329 //// Functions
330 ////
331
332 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
333 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
334
335 void init_threads() { ThreadsMgr.init_threads(); }
336 void exit_threads() { ThreadsMgr.exit_threads(); }
337 int64_t nodes_searched() { return ThreadsMgr.nodes_searched(); }
338
339
340 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
341
342 void init_search() {
343
344   int d;  // depth (ONE_PLY == 2)
345   int hd; // half depth (ONE_PLY == 1)
346   int mc; // moveCount
347
348   // Init reductions array
349   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
350   {
351       double    pvRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 4.5;
352       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
353       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(ONE_PLY)) : 0);
354       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(ONE_PLY)) : 0);
355   }
356
357   // Init futility margins array
358   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
359       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = 112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45;
360
361   // Init futility move count array
362   for (d = 0; d < 32; d++)
363       FutilityMoveCountArray[d] = 3 + (1 << (3 * d / 8));
364 }
365
366
367 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
368 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
369
370 int perft(Position& pos, Depth depth)
371 {
372     MoveStack mlist[256];
373     StateInfo st;
374     Move m;
375     int sum = 0;
376
377     // Generate all legal moves
378     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
379
380     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
381     // the moves, just to count them.
382     if (depth <= ONE_PLY)
383         return int(last - mlist);
384
385     // Loop through all legal moves
386     CheckInfo ci(pos);
387     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
388     {
389         m = cur->move;
390         pos.do_move(m, st, ci, pos.move_is_check(m, ci));
391         sum += perft(pos, depth - ONE_PLY);
392         pos.undo_move(m);
393     }
394     return sum;
395 }
396
397
398 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
399 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
400 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
401 /// when a quit command is received during the search.
402
403 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int time[], int increment[],
404            int movesToGo, int maxDepth, int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
405
406   // Initialize global search variables
407   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
408   NodesSincePoll = 0;
409   ThreadsMgr.resetNodeCounters();
410   SearchStartTime = get_system_time();
411   ExactMaxTime = maxTime;
412   MaxDepth = maxDepth;
413   MaxNodes = maxNodes;
414   InfiniteSearch = infinite;
415   PonderSearch = ponder;
416   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
417
418   // Look for a book move, only during games, not tests
419   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
420   {
421       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
422           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
423
424       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
425       if (bookMove != MOVE_NONE)
426       {
427           if (PonderSearch)
428               wait_for_stop_or_ponderhit();
429
430           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
431           return true;
432       }
433   }
434
435   // Read UCI option values
436   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
437   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
438       TT.clear();
439
440   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
441   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
442   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
443   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
444   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
445   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
446   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
447   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
448   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
449   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
450   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
451   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
452
453   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * ONE_PLY;
454   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
455   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
456   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
457   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
458
459   if (UseLogFile)
460       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
461
462   read_weights(pos.side_to_move());
463
464   // Set the number of active threads
465   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
466   if (newActiveThreads != ThreadsMgr.active_threads())
467   {
468       ThreadsMgr.set_active_threads(newActiveThreads);
469       init_eval(ThreadsMgr.active_threads());
470   }
471
472   // Wake up sleeping threads
473   ThreadsMgr.wake_sleeping_threads();
474
475   // Set thinking time
476   int myTime = time[pos.side_to_move()];
477   int myIncrement = increment[pos.side_to_move()];
478   if (UseTimeManagement)
479       TimeMgr.init(myTime, myIncrement, movesToGo, pos.startpos_ply_counter());
480
481   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
482   // heavy time pressure.
483   if (MaxNodes)
484       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
485   else if (myTime && myTime < 1000)
486       NodesBetweenPolls = 1000;
487   else if (myTime && myTime < 5000)
488       NodesBetweenPolls = 5000;
489   else
490       NodesBetweenPolls = 30000;
491
492   // Write search information to log file
493   if (UseLogFile)
494       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
495               << "infinite: "  << infinite
496               << " ponder: "   << ponder
497               << " time: "     << myTime
498               << " increment: " << myIncrement
499               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
500
501   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
502   id_loop(pos, searchMoves);
503
504   if (UseLogFile)
505       LogFile.close();
506
507   ThreadsMgr.put_threads_to_sleep();
508
509   return !Quit;
510 }
511
512
513 namespace {
514
515   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
516   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
517   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
518   // reached.
519
520   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
521
522     Position p(pos, pos.thread());
523     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
524     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
525     Move EasyMove = MOVE_NONE;
526     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
527
528     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
529     RootMoveList rml(p, searchMoves);
530
531     // Handle special case of searching on a mate/stale position
532     if (rml.move_count() == 0)
533     {
534         if (PonderSearch)
535             wait_for_stop_or_ponderhit();
536
537         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
538     }
539
540     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
541     // so to output information also for iteration 1.
542     cout << "info depth " << 1
543          << "\ninfo depth " << 1
544          << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(0))
545          << " time " << current_search_time()
546          << " nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
547          << " nps " << nps()
548          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
549
550     // Initialize
551     TT.new_search();
552     H.clear();
553     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
554     pv[0] = pv[1] = MOVE_NONE;
555     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
556     Iteration = 1;
557
558     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
559     if (   rml.move_count() == 1
560         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
561         EasyMove = rml.get_move(0);
562
563     // Iterative deepening loop
564     while (Iteration < PLY_MAX)
565     {
566         // Initialize iteration
567         Iteration++;
568         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
569
570         cout << "info depth " << Iteration << endl;
571
572         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
573         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
574         {
575             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
576             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
577
578             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
579             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
580
581             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
582             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
583         }
584
585         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
586         value = root_search(p, ss, pv, rml, &alpha, &beta);
587
588         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
589         // been overwritten during the search.
590         insert_pv_in_tt(p, pv);
591
592         if (AbortSearch)
593             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
594
595         //Save info about search result
596         ValueByIteration[Iteration] = value;
597
598         // Drop the easy move if differs from the new best move
599         if (pv[0] != EasyMove)
600             EasyMove = MOVE_NONE;
601
602         if (UseTimeManagement)
603         {
604             // Time to stop?
605             bool stopSearch = false;
606
607             // Stop search early if there is only a single legal move,
608             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
609             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
610                 stopSearch = true;
611
612             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
613             if (  Iteration >= 6
614                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
615                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
616                 stopSearch = true;
617
618             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
619             int64_t nodes = ThreadsMgr.nodes_searched();
620             if (   Iteration >= 8
621                 && EasyMove == pv[0]
622                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
623                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 16)
624                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
625                        && current_search_time() > TimeMgr.available_time() / 32)))
626                 stopSearch = true;
627
628             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
629             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
630                 TimeMgr.pv_unstability(BestMoveChangesByIteration[Iteration],
631                                        BestMoveChangesByIteration[Iteration-1]);
632
633             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
634             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
635             // move at the next iteration anyway.
636             if (current_search_time() > (TimeMgr.available_time() * 80) / 128)
637                 stopSearch = true;
638
639             if (stopSearch)
640             {
641                 if (PonderSearch)
642                     StopOnPonderhit = true;
643                 else
644                     break;
645             }
646         }
647
648         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
649             break;
650     }
651
652     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
653     // best move before we are told to do so.
654     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
655         wait_for_stop_or_ponderhit();
656     else
657         // Print final search statistics
658         cout << "info nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
659              << " nps " << nps()
660              << " time " << current_search_time() << endl;
661
662     // Print the best move and the ponder move to the standard output
663     if (pv[0] == MOVE_NONE)
664     {
665         pv[0] = rml.get_move(0);
666         pv[1] = MOVE_NONE;
667     }
668
669     assert(pv[0] != MOVE_NONE);
670
671     cout << "bestmove " << pv[0];
672
673     if (pv[1] != MOVE_NONE)
674         cout << " ponder " << pv[1];
675
676     cout << endl;
677
678     if (UseLogFile)
679     {
680         if (dbg_show_mean)
681             dbg_print_mean(LogFile);
682
683         if (dbg_show_hit_rate)
684             dbg_print_hit_rate(LogFile);
685
686         LogFile << "\nNodes: " << ThreadsMgr.nodes_searched()
687                 << "\nNodes/second: " << nps()
688                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, pv[0]);
689
690         StateInfo st;
691         p.do_move(pv[0], st);
692         LogFile << "\nPonder move: "
693                 << move_to_san(p, pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
694                 << endl;
695     }
696     return rml.get_move_score(0);
697   }
698
699
700   // root_search() is the function which searches the root node. It is
701   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
702   // scheme, prints some information to the standard output and handles
703   // the fail low/high loops.
704
705   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
706
707     EvalInfo ei;
708     StateInfo st;
709     CheckInfo ci(pos);
710     int64_t nodes;
711     Move move;
712     Depth depth, ext, newDepth;
713     Value value, alpha, beta;
714     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
715     int researchCountFH, researchCountFL;
716
717     researchCountFH = researchCountFL = 0;
718     alpha = *alphaPtr;
719     beta = *betaPtr;
720     isCheck = pos.is_check();
721     depth = (Iteration - 2) * ONE_PLY + InitialDepth;
722
723     // Step 1. Initialize node (polling is omitted at root)
724     ss->currentMove = ss->bestMove = MOVE_NONE;
725
726     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
727     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
728     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
729
730     // Step 5. Evaluate the position statically
731     // At root we do this only to get reference value for child nodes
732     ss->eval = isCheck ? VALUE_NONE : evaluate(pos, ei);
733
734     // Step 6. Razoring (omitted at root)
735     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
736     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
737     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
738
739     // Step extra. Fail low loop
740     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
741     // with bigger window until we are not failing low anymore.
742     while (1)
743     {
744         // Sort the moves before to (re)search
745         rml.set_mp_scores(pos);
746         rml.sort();
747
748         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
749         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
750         {
751             // This is used by time management
752             FirstRootMove = (i == 0);
753
754             // Save the current node count before the move is searched
755             nodes = ThreadsMgr.nodes_searched();
756
757             // Reset beta cut-off counters
758             ThreadsMgr.resetBetaCounters();
759
760             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
761             // the standard output.
762             move = ss->currentMove = rml.get_move(i);
763
764             if (current_search_time() >= 1000)
765                 cout << "info currmove " << move
766                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
767
768             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
769             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
770
771             // Step 11. Decide the new search depth
772             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
773             newDepth = depth + ext;
774
775             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
776
777             // Step extra. Fail high loop
778             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
779             // high anymore.
780             value = - VALUE_INFINITE;
781
782             while (1)
783             {
784                 // Step 13. Make the move
785                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
786
787                 // Step extra. pv search
788                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
789                 // and for fail high research (value > alpha)
790                 if (i < MultiPV || value > alpha)
791                 {
792                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
793                     if (MultiPV > 1)
794                         alpha = -VALUE_INFINITE;
795
796                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
797                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
798                 }
799                 else
800                 {
801                     // Step 14. Reduced search
802                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
803                     bool doFullDepthSearch = true;
804
805                     if (    depth >= 3 * ONE_PLY
806                         && !dangerous
807                         && !captureOrPromotion
808                         && !move_is_castle(move))
809                     {
810                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
811                         if (ss->reduction)
812                         {
813                             assert(newDepth-ss->reduction >= ONE_PLY);
814
815                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
816                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
817                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
818                         }
819
820                         // The move failed high, but if reduction is very big we could
821                         // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
822                         // if the move fails high again then go with full depth search.
823                         if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * ONE_PLY)
824                         {
825                             assert(newDepth - ONE_PLY >= ONE_PLY);
826
827                             ss->reduction = ONE_PLY;
828                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
829                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
830                         }
831                         ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
832                     }
833
834                     // Step 15. Full depth search
835                     if (doFullDepthSearch)
836                     {
837                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
838                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
839
840                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
841                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
842                         if (value > alpha)
843                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
844                     }
845                 }
846
847                 // Step 16. Undo move
848                 pos.undo_move(move);
849
850                 // Can we exit fail high loop ?
851                 if (AbortSearch || value < beta)
852                     break;
853
854                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
855                 // the score before research in case we run out of time while researching.
856                 rml.set_move_score(i, value);
857                 ss->bestMove = move;
858                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
859                 rml.set_move_pv(i, pv);
860
861                 // Print information to the standard output
862                 print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
863
864                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
865                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
866                 researchCountFH++;
867
868             } // End of fail high loop
869
870             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
871             // was aborted because the user interrupted the search or because we
872             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
873             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
874             // move and/or PV.
875             if (AbortSearch)
876                 break;
877
878             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
879             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
880             int64_t our, their;
881             ThreadsMgr.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
882             rml.set_beta_counters(i, our, their);
883             rml.set_move_nodes(i, ThreadsMgr.nodes_searched() - nodes);
884
885             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
886             assert(value < beta);
887
888             // Step 17. Check for new best move
889             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
890                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
891             else
892             {
893                 // PV move or new best move!
894
895                 // Update PV
896                 rml.set_move_score(i, value);
897                 ss->bestMove = move;
898                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
899                 rml.set_move_pv(i, pv);
900
901                 if (MultiPV == 1)
902                 {
903                     // We record how often the best move has been changed in each
904                     // iteration. This information is used for time managment: When
905                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
906                     if (i > 0)
907                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
908
909                     // Print information to the standard output
910                     print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
911
912                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
913                     if (value > alpha)
914                         alpha = value;
915                 }
916                 else // MultiPV > 1
917                 {
918                     rml.sort_multipv(i);
919                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
920                     {
921                         cout << "info multipv " << j + 1
922                              << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(j))
923                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
924                              << " time " << current_search_time()
925                              << " nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
926                              << " nps " << nps()
927                              << " pv ";
928
929                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
930                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
931
932                         cout << endl;
933                     }
934                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
935                 }
936             } // PV move or new best move
937
938             assert(alpha >= *alphaPtr);
939
940             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
941
942             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
943                 StopOnPonderhit = false;
944         }
945
946         // Can we exit fail low loop ?
947         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
948             break;
949
950         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
951         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
952         researchCountFL++;
953
954     } // Fail low loop
955
956     // Sort the moves before to return
957     rml.sort();
958
959     return alpha;
960   }
961
962
963   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
964
965   template <NodeType PvNode>
966   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
967
968     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
969     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
970     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
971     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
972     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
973
974     Move movesSearched[256];
975     EvalInfo ei;
976     StateInfo st;
977     const TTEntry *tte;
978     Key posKey;
979     Move ttMove, move, excludedMove, threatMove;
980     Depth ext, newDepth;
981     Value bestValue, value, oldAlpha;
982     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
983     bool isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
984     bool mateThreat = false;
985     int moveCount = 0;
986     int threadID = pos.thread();
987     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
988     oldAlpha = alpha;
989
990     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
991     ThreadsMgr.incrementNodeCounter(threadID);
992     ss->currentMove = ss->bestMove = threatMove = MOVE_NONE;
993     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = (ss+2)->mateKiller = MOVE_NONE;
994
995     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
996     {
997         NodesSincePoll = 0;
998         poll();
999     }
1000
1001     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1002     if (AbortSearch || ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1003         return VALUE_ZERO;
1004
1005     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1006         return VALUE_DRAW;
1007
1008     // Step 3. Mate distance pruning
1009     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1010     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1011     if (alpha >= beta)
1012         return alpha;
1013
1014     // Step 4. Transposition table lookup
1015
1016     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1017     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1018     excludedMove = ss->excludedMove;
1019     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1020
1021     tte = TT.retrieve(posKey);
1022     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1023
1024     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1025     // This is to avoid problems in the following areas:
1026     //
1027     // * Repetition draw detection
1028     // * Fifty move rule detection
1029     // * Searching for a mate
1030     // * Printing of full PV line
1031
1032     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1033     {
1034         // Refresh tte entry to avoid aging
1035         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->king_danger());
1036
1037         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1038         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1039     }
1040
1041     // Step 5. Evaluate the position statically and
1042     // update gain statistics of parent move.
1043     isCheck = pos.is_check();
1044     if (isCheck)
1045         ss->eval = VALUE_NONE;
1046     else if (tte)
1047     {
1048         assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1049
1050         ss->eval = tte->static_value();
1051         ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1052         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply);
1053     }
1054     else
1055     {
1056         refinedValue = ss->eval = evaluate(pos, ei);
1057         TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1058     }
1059
1060     // Save gain for the parent non-capture move
1061     update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1062
1063     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1064     if (   !PvNode
1065         &&  depth < RazorDepth
1066         && !isCheck
1067         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1068         &&  ttMove == MOVE_NONE
1069         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1070         && !value_is_mate(beta)
1071         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1072     {
1073         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1074         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, DEPTH_ZERO, ply);
1075         if (v < rbeta)
1076             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1077             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1078             return v;
1079     }
1080
1081     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1082     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1083     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1084     if (   !PvNode
1085         && !ss->skipNullMove
1086         &&  depth < RazorDepth
1087         && !isCheck
1088         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1089         && !value_is_mate(beta)
1090         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1091         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1092
1093     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1094     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1095     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1096     // NullMoveMargin under beta.
1097     if (   !PvNode
1098         && !ss->skipNullMove
1099         &&  depth > ONE_PLY
1100         && !isCheck
1101         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * ONE_PLY ? NullMoveMargin : 0)
1102         && !value_is_mate(beta)
1103         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1104     {
1105         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1106
1107         // Null move dynamic reduction based on depth
1108         int R = 3 + (depth >= 5 * ONE_PLY ? depth / 8 : 0);
1109
1110         // Null move dynamic reduction based on value
1111         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1112             R++;
1113
1114         pos.do_null_move(st);
1115         (ss+1)->skipNullMove = true;
1116
1117         nullValue = depth-R*ONE_PLY < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1118                                               : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*ONE_PLY, ply+1);
1119         (ss+1)->skipNullMove = false;
1120         pos.undo_null_move();
1121
1122         if (nullValue >= beta)
1123         {
1124             // Do not return unproven mate scores
1125             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1126                 nullValue = beta;
1127
1128             if (depth < 6 * ONE_PLY)
1129                 return nullValue;
1130
1131             // Do verification search at high depths
1132             ss->skipNullMove = true;
1133             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*ONE_PLY, ply);
1134             ss->skipNullMove = false;
1135
1136             if (v >= beta)
1137                 return nullValue;
1138         }
1139         else
1140         {
1141             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1142             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1143             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1144             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1145             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1146             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1147             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1148                 mateThreat = true;
1149
1150             threatMove = (ss+1)->bestMove;
1151             if (   depth < ThreatDepth
1152                 && (ss-1)->reduction
1153                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
1154                 return beta - 1;
1155         }
1156     }
1157
1158     // Step 9. Internal iterative deepening
1159     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1160         &&  ttMove == MOVE_NONE
1161         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1162     {
1163         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * ONE_PLY : depth / 2);
1164
1165         ss->skipNullMove = true;
1166         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1167         ss->skipNullMove = false;
1168
1169         ttMove = ss->bestMove;
1170         tte = TT.retrieve(posKey);
1171     }
1172
1173     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1174     if (PvNode)
1175         mateThreat = pos.has_mate_threat();
1176
1177     // Initialize a MovePicker object for the current position
1178     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1179     CheckInfo ci(pos);
1180     ss->bestMove = MOVE_NONE;
1181     singleEvasion = isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1182     singularExtensionNode =   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1183                            && tte
1184                            && tte->move()
1185                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1186                            && (tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER)
1187                            && tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
1188
1189     // Step 10. Loop through moves
1190     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1191     while (   bestValue < beta
1192            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1193            && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1194     {
1195       assert(move_is_ok(move));
1196
1197       if (move == excludedMove)
1198           continue;
1199
1200       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1201       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1202
1203       // Step 11. Decide the new search depth
1204       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1205
1206       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1207       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1208       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1209       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1210       if (   singularExtensionNode
1211           && move == tte->move()
1212           && ext < ONE_PLY)
1213       {
1214           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1215
1216           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1217           {
1218               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1219               ss->excludedMove = move;
1220               ss->skipNullMove = true;
1221               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1222               ss->skipNullMove = false;
1223               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1224               ss->bestMove = MOVE_NONE;
1225               if (v < b)
1226                   ext = ONE_PLY;
1227           }
1228       }
1229
1230       newDepth = depth - ONE_PLY + ext;
1231
1232       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1233       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1234
1235       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1236       if (   !PvNode
1237           && !captureOrPromotion
1238           && !isCheck
1239           && !dangerous
1240           &&  move != ttMove
1241           && !move_is_castle(move))
1242       {
1243           // Move count based pruning
1244           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1245               && !(threatMove && connected_threat(pos, move, threatMove))
1246               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1247               continue;
1248
1249           // Value based pruning
1250           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*ONE_PLY for predicted depth,
1251           // but fixing this made program slightly weaker.
1252           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1253           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1254                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1255
1256           if (futilityValueScaled < beta)
1257           {
1258               if (futilityValueScaled > bestValue)
1259                   bestValue = futilityValueScaled;
1260               continue;
1261           }
1262       }
1263
1264       // Step 13. Make the move
1265       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1266
1267       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1268       // The first move in list is the expected PV
1269       if (PvNode && moveCount == 1)
1270           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1271                                      : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1272       else
1273       {
1274           // Step 14. Reduced depth search
1275           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1276           bool doFullDepthSearch = true;
1277
1278           if (    depth >= 3 * ONE_PLY
1279               && !captureOrPromotion
1280               && !dangerous
1281               && !move_is_castle(move)
1282               && !move_is_killer(move, ss))
1283           {
1284               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1285               if (ss->reduction)
1286               {
1287                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1288                   value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1289                                       : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1290
1291                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1292               }
1293
1294               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1295               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1296               // if the move fails high again then go with full depth search.
1297               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * ONE_PLY)
1298               {
1299                   assert(newDepth - ONE_PLY >= ONE_PLY);
1300
1301                   ss->reduction = ONE_PLY;
1302                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, ply+1);
1303                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1304               }
1305               ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
1306           }
1307
1308           // Step 15. Full depth search
1309           if (doFullDepthSearch)
1310           {
1311               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1312                                          : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1313
1314               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1315               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1316               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1317               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1318                   value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO, ply+1)
1319                                              : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1320           }
1321       }
1322
1323       // Step 16. Undo move
1324       pos.undo_move(move);
1325
1326       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1327
1328       // Step 17. Check for new best move
1329       if (value > bestValue)
1330       {
1331           bestValue = value;
1332           if (value > alpha)
1333           {
1334               if (PvNode && value < beta) // We want always alpha < beta
1335                   alpha = value;
1336
1337               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1338                   ss->mateKiller = move;
1339
1340               ss->bestMove = move;
1341           }
1342       }
1343
1344       // Step 18. Check for split
1345       if (   depth >= MinimumSplitDepth
1346           && ThreadsMgr.active_threads() > 1
1347           && bestValue < beta
1348           && ThreadsMgr.available_thread_exists(threadID)
1349           && !AbortSearch
1350           && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID)
1351           && Iteration <= 99)
1352           ThreadsMgr.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1353                                       threatMove, mateThreat, &moveCount, &mp, PvNode);
1354     }
1355
1356     // Step 19. Check for mate and stalemate
1357     // All legal moves have been searched and if there are
1358     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1359     // If one move was excluded return fail low score.
1360     if (!moveCount)
1361         return excludedMove ? oldAlpha : isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW;
1362
1363     // Step 20. Update tables
1364     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1365     // history counters, and killer moves.
1366     if (AbortSearch || ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1367         return bestValue;
1368
1369     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1370     move = (bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove);
1371     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), vt, depth, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1372
1373     // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1374     if (bestValue >= beta)
1375     {
1376         ThreadsMgr.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1377         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1378         {
1379             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1380             update_killers(move, ss);
1381         }
1382     }
1383
1384     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1385
1386     return bestValue;
1387   }
1388
1389
1390   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1391   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1392   // less than ONE_PLY).
1393
1394   template <NodeType PvNode>
1395   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1396
1397     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1398     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1399     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1400     assert(depth <= 0);
1401     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1402     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < ThreadsMgr.active_threads());
1403
1404     EvalInfo ei;
1405     StateInfo st;
1406     Move ttMove, move;
1407     Value bestValue, value, futilityValue, futilityBase;
1408     bool isCheck, deepChecks, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1409     const TTEntry* tte;
1410     Value oldAlpha = alpha;
1411
1412     ThreadsMgr.incrementNodeCounter(pos.thread());
1413     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1414
1415     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1416     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1417         return VALUE_DRAW;
1418
1419     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1420     // pruning, but only for move ordering.
1421     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1422     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1423
1424     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1425     {
1426         ss->bestMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1427         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1428     }
1429
1430     isCheck = pos.is_check();
1431
1432     // Evaluate the position statically
1433     if (isCheck)
1434     {
1435         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1436         ss->eval = VALUE_NONE;
1437         deepChecks = enoughMaterial = false;
1438     }
1439     else
1440     {
1441         if (tte)
1442         {
1443             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1444
1445             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1446             bestValue = tte->static_value();
1447         }
1448         else
1449             bestValue = evaluate(pos, ei);
1450
1451         ss->eval = bestValue;
1452         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1453
1454         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1455         if (bestValue >= beta)
1456         {
1457             if (!tte)
1458                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1459
1460             return bestValue;
1461         }
1462
1463         if (PvNode && bestValue > alpha)
1464             alpha = bestValue;
1465
1466         // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1467         deepChecks = (depth == -ONE_PLY && bestValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1468
1469         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1470         futilityBase = bestValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1471         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1472     }
1473
1474     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1475     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1476     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -ONE_PLY
1477     // and we are near beta) will be generated.
1478     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? DEPTH_ZERO : depth, H);
1479     CheckInfo ci(pos);
1480
1481     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1482     while (   alpha < beta
1483            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1484     {
1485       assert(move_is_ok(move));
1486
1487       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1488
1489       // Futility pruning
1490       if (   !PvNode
1491           && !isCheck
1492           && !moveIsCheck
1493           &&  move != ttMove
1494           &&  enoughMaterial
1495           && !move_is_promotion(move)
1496           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1497       {
1498           futilityValue =  futilityBase
1499                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1500                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : VALUE_ZERO);
1501
1502           if (futilityValue < alpha)
1503           {
1504               if (futilityValue > bestValue)
1505                   bestValue = futilityValue;
1506               continue;
1507           }
1508       }
1509
1510       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1511       evasionPrunable =   isCheck
1512                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1513                        && !pos.move_is_capture(move)
1514                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1515                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1516
1517       // Don't search moves with negative SEE values
1518       if (   !PvNode
1519           && (!isCheck || evasionPrunable)
1520           &&  move != ttMove
1521           && !move_is_promotion(move)
1522           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1523           continue;
1524
1525       // Update current move
1526       ss->currentMove = move;
1527
1528       // Make and search the move
1529       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1530       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-ONE_PLY, ply+1);
1531       pos.undo_move(move);
1532
1533       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1534
1535       // New best move?
1536       if (value > bestValue)
1537       {
1538           bestValue = value;
1539           if (value > alpha)
1540           {
1541               alpha = value;
1542               ss->bestMove = move;
1543           }
1544        }
1545     }
1546
1547     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1548     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1549     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1550         return value_mated_in(ply);
1551
1552     // Update transposition table
1553     Depth d = (depth == DEPTH_ZERO ? DEPTH_ZERO : DEPTH_ZERO - ONE_PLY);
1554     ValueType vt = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1555     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), vt, d, ss->bestMove, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1556
1557     // Update killers only for checking moves that fails high
1558     if (    bestValue >= beta
1559         && !pos.move_is_capture_or_promotion(ss->bestMove))
1560         update_killers(ss->bestMove, ss);
1561
1562     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1563
1564     return bestValue;
1565   }
1566
1567
1568   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1569   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1570   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1571   // table, done a null move search, and searched the first move before
1572   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1573   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1574   // care of after we return from the split point.
1575
1576   template <NodeType PvNode>
1577   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1578
1579     assert(threadID >= 0 && threadID < ThreadsMgr.active_threads());
1580     assert(ThreadsMgr.active_threads() > 1);
1581
1582     StateInfo st;
1583     Move move;
1584     Depth ext, newDepth;
1585     Value value;
1586     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1587     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1588     int moveCount;
1589     value = -VALUE_INFINITE;
1590
1591     Position pos(*sp->pos, threadID);
1592     CheckInfo ci(pos);
1593     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1594     isCheck = pos.is_check();
1595
1596     // Step 10. Loop through moves
1597     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1598     lock_grab(&(sp->lock));
1599
1600     while (    sp->bestValue < sp->beta
1601            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1602            && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1603     {
1604       moveCount = ++sp->moveCount;
1605       lock_release(&(sp->lock));
1606
1607       assert(move_is_ok(move));
1608
1609       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1610       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1611
1612       // Step 11. Decide the new search depth
1613       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1614       newDepth = sp->depth - ONE_PLY + ext;
1615
1616       // Update current move
1617       ss->currentMove = move;
1618
1619       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1620       if (   !PvNode
1621           && !captureOrPromotion
1622           && !isCheck
1623           && !dangerous
1624           && !move_is_castle(move))
1625       {
1626           // Move count based pruning
1627           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1628               && !(sp->threatMove && connected_threat(pos, move, sp->threatMove))
1629               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1630           {
1631               lock_grab(&(sp->lock));
1632               continue;
1633           }
1634
1635           // Value based pruning
1636           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1637           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1638                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1639
1640           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1641           {
1642               lock_grab(&(sp->lock));
1643
1644               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1645                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1646               continue;
1647           }
1648       }
1649
1650       // Step 13. Make the move
1651       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1652
1653       // Step 14. Reduced search
1654       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1655       bool doFullDepthSearch = true;
1656
1657       if (   !captureOrPromotion
1658           && !dangerous
1659           && !move_is_castle(move)
1660           && !move_is_killer(move, ss))
1661       {
1662           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1663           if (ss->reduction)
1664           {
1665               Value localAlpha = sp->alpha;
1666               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1667               value = d < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, DEPTH_ZERO, sp->ply+1)
1668                                   : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, d, sp->ply+1);
1669
1670               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1671           }
1672
1673           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1674           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1675           // if the move fails high again then go with full depth search.
1676           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * ONE_PLY)
1677           {
1678               assert(newDepth - ONE_PLY >= ONE_PLY);
1679
1680               ss->reduction = ONE_PLY;
1681               Value localAlpha = sp->alpha;
1682               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, sp->ply+1);
1683               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1684           }
1685           ss->reduction = DEPTH_ZERO; // Restore original reduction
1686       }
1687
1688       // Step 15. Full depth search
1689       if (doFullDepthSearch)
1690       {
1691           Value localAlpha = sp->alpha;
1692           value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, DEPTH_ZERO, sp->ply+1)
1693                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1);
1694
1695           // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1696           // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1697           // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1698           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1699               value = newDepth < ONE_PLY ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, DEPTH_ZERO, sp->ply+1)
1700                                          : - search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1);
1701       }
1702
1703       // Step 16. Undo move
1704       pos.undo_move(move);
1705
1706       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1707
1708       // Step 17. Check for new best move
1709       lock_grab(&(sp->lock));
1710
1711       if (value > sp->bestValue && !ThreadsMgr.thread_should_stop(threadID))
1712       {
1713           sp->bestValue = value;
1714
1715           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1716           {
1717               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1718                   sp->stopRequest = true;
1719
1720               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1721                   sp->alpha = value;
1722
1723               sp->parentSstack->bestMove = ss->bestMove = move;
1724           }
1725       }
1726     }
1727
1728     /* Here we have the lock still grabbed */
1729
1730     sp->slaves[threadID] = 0;
1731
1732     lock_release(&(sp->lock));
1733   }
1734
1735
1736   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1737   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1738   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1739   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1740   // second move is assumed to be a move from the current position.
1741
1742   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1743
1744     Square f1, t1, f2, t2;
1745     Piece p;
1746
1747     assert(move_is_ok(m1));
1748     assert(move_is_ok(m2));
1749
1750     if (m2 == MOVE_NONE)
1751         return false;
1752
1753     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1754     f2 = move_from(m2);
1755     t1 = move_to(m1);
1756     if (f2 == t1)
1757         return true;
1758
1759     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1760     t2 = move_to(m2);
1761     f1 = move_from(m1);
1762     if (t2 == f1)
1763         return true;
1764
1765     // Case 3: Moving through the vacated square
1766     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1767         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1768       return true;
1769
1770     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1771     p = pos.piece_on(t1);
1772     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1773         return true;
1774
1775     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1776     if (    piece_is_slider(p)
1777         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1778         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1779     {
1780         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1781         // move is the opposite of the checking piece.
1782         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1783         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1784
1785         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1786             return true;
1787     }
1788     return false;
1789   }
1790
1791
1792   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one eventually
1793   // compensated for the ply.
1794
1795   bool value_is_mate(Value value) {
1796
1797     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1798
1799     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1800           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1801   }
1802
1803
1804   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1805   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1806   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1807
1808   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1809
1810     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1811       return v + ply;
1812
1813     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1814       return v - ply;
1815
1816     return v;
1817   }
1818
1819
1820   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1821   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1822
1823   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1824
1825     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1826       return v - ply;
1827
1828     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1829       return v + ply;
1830
1831     return v;
1832   }
1833
1834
1835   // move_is_killer() checks if the given move is among the killer moves
1836
1837   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1838
1839       if (ss->killers[0] == m || ss->killers[1] == m)
1840           return true;
1841
1842       return false;
1843   }
1844
1845
1846   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1847   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1848   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1849   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1850   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1851   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1852   template <NodeType PvNode>
1853   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1854                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1855
1856     assert(m != MOVE_NONE);
1857
1858     Depth result = DEPTH_ZERO;
1859     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1860
1861     if (*dangerous)
1862     {
1863         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1864             result += CheckExtension[PvNode];
1865
1866         if (singleEvasion)
1867             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1868
1869         if (mateThreat)
1870             result += MateThreatExtension[PvNode];
1871     }
1872
1873     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1874     {
1875         Color c = pos.side_to_move();
1876         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1877         {
1878             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1879             *dangerous = true;
1880         }
1881         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1882         {
1883             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1884             *dangerous = true;
1885         }
1886     }
1887
1888     if (   captureOrPromotion
1889         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1890         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1891             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == VALUE_ZERO)
1892         && !move_is_promotion(m)
1893         && !move_is_ep(m))
1894     {
1895         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1896         *dangerous = true;
1897     }
1898
1899     if (   PvNode
1900         && captureOrPromotion
1901         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1902         && pos.see_sign(m) >= 0)
1903     {
1904         result += ONE_PLY / 2;
1905         *dangerous = true;
1906     }
1907
1908     return Min(result, ONE_PLY);
1909   }
1910
1911
1912   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1913   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1914
1915   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1916
1917     assert(move_is_ok(m));
1918     assert(threat && move_is_ok(threat));
1919     assert(!pos.move_is_check(m));
1920     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1921     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1922
1923     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1924
1925     mfrom = move_from(m);
1926     mto = move_to(m);
1927     tfrom = move_from(threat);
1928     tto = move_to(threat);
1929
1930     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1931     if (mfrom == tto)
1932         return true;
1933
1934     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1935     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1936     if (   pos.move_is_capture(threat)
1937         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1938             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1939         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1940         return true;
1941
1942     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1943     // prune safe moves which block its ray.
1944     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1945         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1946         && pos.see_sign(m) >= 0)
1947         return true;
1948
1949     return false;
1950   }
1951
1952
1953   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1954   // can be used at a given point in search.
1955
1956   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1957
1958     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1959
1960     return   (   tte->depth() >= depth
1961               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
1962               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
1963
1964           && (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= beta)
1965               || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < beta));
1966   }
1967
1968
1969   // refine_eval() returns the transposition table score if
1970   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
1971
1972   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
1973
1974       assert(tte);
1975
1976       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1977
1978       if (   ((tte->type() & VALUE_TYPE_LOWER) && v >= defaultEval)
1979           || ((tte->type() & VALUE_TYPE_UPPER) && v < defaultEval))
1980           return v;
1981
1982       return defaultEval;
1983   }
1984
1985
1986   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
1987   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
1988
1989   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
1990                       Move movesSearched[], int moveCount) {
1991
1992     Move m;
1993
1994     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
1995
1996     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1997     {
1998         m = movesSearched[i];
1999
2000         assert(m != move);
2001
2002         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2003             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2004     }
2005   }
2006
2007
2008   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2009   // among the killer moves of that ply.
2010
2011   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2012
2013     if (m == ss->killers[0])
2014         return;
2015
2016     ss->killers[1] = ss->killers[0];
2017     ss->killers[0] = m;
2018   }
2019
2020
2021   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2022   // the static position evaluation before and after the move.
2023
2024   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2025
2026     if (   m != MOVE_NULL
2027         && before != VALUE_NONE
2028         && after != VALUE_NONE
2029         && pos.captured_piece_type() == PIECE_TYPE_NONE
2030         && !move_is_special(m))
2031         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2032   }
2033
2034
2035   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2036   // since the beginning of the current search.
2037
2038   int current_search_time() {
2039
2040     return get_system_time() - SearchStartTime;
2041   }
2042
2043
2044   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI protocol
2045
2046   std::string value_to_uci(Value v) {
2047
2048     std::stringstream s;
2049
2050     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * ONE_PLY)
2051       s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to pawn = 100
2052     else
2053       s << "mate " << (v > 0 ? (VALUE_MATE - v + 1) / 2 : -(VALUE_MATE + v) / 2 );
2054
2055     return s.str();
2056   }
2057
2058   // nps() computes the current nodes/second count.
2059
2060   int nps() {
2061
2062     int t = current_search_time();
2063     return (t > 0 ? int((ThreadsMgr.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2064   }
2065
2066
2067   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2068   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2069   // search.
2070
2071   void poll() {
2072
2073     static int lastInfoTime;
2074     int t = current_search_time();
2075
2076     //  Poll for input
2077     if (Bioskey())
2078     {
2079         // We are line oriented, don't read single chars
2080         std::string command;
2081
2082         if (!std::getline(std::cin, command))
2083             command = "quit";
2084
2085         if (command == "quit")
2086         {
2087             AbortSearch = true;
2088             PonderSearch = false;
2089             Quit = true;
2090             return;
2091         }
2092         else if (command == "stop")
2093         {
2094             AbortSearch = true;
2095             PonderSearch = false;
2096         }
2097         else if (command == "ponderhit")
2098             ponderhit();
2099     }
2100
2101     // Print search information
2102     if (t < 1000)
2103         lastInfoTime = 0;
2104
2105     else if (lastInfoTime > t)
2106         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2107         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2108         lastInfoTime = 0;
2109
2110     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2111     {
2112         lastInfoTime = t;
2113
2114         if (dbg_show_mean)
2115             dbg_print_mean();
2116
2117         if (dbg_show_hit_rate)
2118             dbg_print_hit_rate();
2119
2120         cout << "info nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched() << " nps " << nps()
2121              << " time " << t << endl;
2122     }
2123
2124     // Should we stop the search?
2125     if (PonderSearch)
2126         return;
2127
2128     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2129                            && !AspirationFailLow
2130                            &&  t > TimeMgr.available_time();
2131
2132     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
2133                      || stillAtFirstMove;
2134
2135     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2136         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2137         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && ThreadsMgr.nodes_searched() >= MaxNodes))
2138         AbortSearch = true;
2139   }
2140
2141
2142   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2143   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2144   // it correctly predicted the opponent's move.
2145
2146   void ponderhit() {
2147
2148     int t = current_search_time();
2149     PonderSearch = false;
2150
2151     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2152                            && !AspirationFailLow
2153                            &&  t > TimeMgr.available_time();
2154
2155     bool noMoreTime =   t > TimeMgr.maximum_time()
2156                      || stillAtFirstMove;
2157
2158     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2159         AbortSearch = true;
2160   }
2161
2162
2163   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2164   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2165
2166   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2167
2168     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2169     {
2170         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2171         ss->skipNullMove = false;
2172         ss->reduction = DEPTH_ZERO;
2173
2174         if (i < 3)
2175             ss->killers[0] = ss->killers[1] = ss->mateKiller = MOVE_NONE;
2176     }
2177   }
2178
2179
2180   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2181   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2182   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2183   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2184   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2185   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2186
2187   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2188
2189     std::string command;
2190
2191     while (true)
2192     {
2193         if (!std::getline(std::cin, command))
2194             command = "quit";
2195
2196         if (command == "quit")
2197         {
2198             Quit = true;
2199             break;
2200         }
2201         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2202             break;
2203     }
2204   }
2205
2206
2207   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2208   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2209
2210   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2211
2212     cout << "info depth " << Iteration
2213          << " score "     << value_to_uci(value)
2214          << (value >= beta ? " lowerbound" : value <= alpha ? " upperbound" : "")
2215          << " time "  << current_search_time()
2216          << " nodes " << ThreadsMgr.nodes_searched()
2217          << " nps "   << nps()
2218          << " pv ";
2219
2220     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2221         cout << *m << " ";
2222
2223     cout << endl;
2224
2225     if (UseLogFile)
2226     {
2227         ValueType t = value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2228                       value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2229
2230         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2231                              ThreadsMgr.nodes_searched(), value, t, pv) << endl;
2232     }
2233   }
2234
2235
2236   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2237   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2238   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2239
2240   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]) {
2241
2242     StateInfo st;
2243     TTEntry* tte;
2244     Position p(pos, pos.thread());
2245     EvalInfo ei;
2246     Value v;
2247
2248     for (int i = 0; pv[i] != MOVE_NONE; i++)
2249     {
2250         tte = TT.retrieve(p.get_key());
2251         if (!tte || tte->move() != pv[i])
2252         {
2253             v = (p.is_check() ? VALUE_NONE : evaluate(p, ei));
2254             TT.store(p.get_key(), VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[i], v, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
2255         }
2256         p.do_move(pv[i], st);
2257     }
2258   }
2259
2260
2261   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2262   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2263   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2264   // long PV to print that is important for position analysis.
2265
2266   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]) {
2267
2268     StateInfo st;
2269     TTEntry* tte;
2270     Position p(pos, pos.thread());
2271     int ply = 0;
2272
2273     assert(bestMove != MOVE_NONE);
2274
2275     pv[ply] = bestMove;
2276     p.do_move(pv[ply++], st);
2277
2278     while (   (tte = TT.retrieve(p.get_key())) != NULL
2279            && tte->move() != MOVE_NONE
2280            && move_is_legal(p, tte->move())
2281            && ply < PLY_MAX
2282            && (!p.is_draw() || ply < 2))
2283     {
2284         pv[ply] = tte->move();
2285         p.do_move(pv[ply++], st);
2286     }
2287     pv[ply] = MOVE_NONE;
2288   }
2289
2290
2291   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2292   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2293   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2294   // threads and one for Windows threads.
2295
2296 #if !defined(_MSC_VER)
2297
2298   void* init_thread(void *threadID) {
2299
2300     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2301     return NULL;
2302   }
2303
2304 #else
2305
2306   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2307
2308     ThreadsMgr.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2309     return 0;
2310   }
2311
2312 #endif
2313
2314
2315   /// The ThreadsManager class
2316
2317   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2318   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2319   // counters used to sort the moves at root.
2320
2321   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2322
2323     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2324         threads[i].nodes = 0ULL;
2325   }
2326
2327   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2328
2329     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2330         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2331   }
2332
2333   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2334
2335     int64_t result = 0ULL;
2336     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2337         result += threads[i].nodes;
2338
2339     return result;
2340   }
2341
2342   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2343
2344     our = their = 0UL;
2345     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2346     {
2347         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2348         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2349     }
2350   }
2351
2352
2353   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2354   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2355   // object for which the current thread is the master.
2356
2357   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2358
2359     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2360
2361     while (true)
2362     {
2363         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2364         // master should exit as last one.
2365         if (AllThreadsShouldExit)
2366         {
2367             assert(!sp);
2368             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2369             return;
2370         }
2371
2372         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2373         // instead of wasting CPU time polling for work.
2374         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2375         {
2376             assert(!sp);
2377             assert(threadID != 0);
2378             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2379
2380 #if !defined(_MSC_VER)
2381             lock_grab(&WaitLock);
2382             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2383                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2384             lock_release(&WaitLock);
2385 #else
2386             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2387 #endif
2388         }
2389
2390         // If thread has just woken up, mark it as available
2391         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2392             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2393
2394         // If this thread has been assigned work, launch a search
2395         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2396         {
2397             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2398
2399             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2400
2401             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2402                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2403             else
2404                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2405
2406             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2407
2408             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2409         }
2410
2411         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2412         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2413         int i = 0;
2414         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2415
2416         if (i == ActiveThreads)
2417         {
2418             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2419             // be sure sp->lock has been released before to return.
2420             lock_grab(&(sp->lock));
2421             lock_release(&(sp->lock));
2422
2423             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2424
2425             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2426             return;
2427         }
2428     }
2429   }
2430
2431
2432   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2433   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2434   // objects.
2435
2436   void ThreadsManager::init_threads() {
2437
2438     volatile int i;
2439     bool ok;
2440
2441 #if !defined(_MSC_VER)
2442     pthread_t pthread[1];
2443 #endif
2444
2445     // Initialize global locks
2446     lock_init(&MPLock);
2447     lock_init(&WaitLock);
2448
2449 #if !defined(_MSC_VER)
2450     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2451 #else
2452     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2453         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2454 #endif
2455
2456     // Initialize splitPoints[] locks
2457     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2458         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2459             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2460
2461     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2462     AllThreadsShouldExit = false;
2463
2464     // Threads will be put to sleep as soon as created
2465     AllThreadsShouldSleep = true;
2466
2467     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2468     ActiveThreads = 1;
2469     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2470     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2471         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2472
2473     // Launch the helper threads
2474     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2475     {
2476
2477 #if !defined(_MSC_VER)
2478         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2479 #else
2480         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2481 #endif
2482
2483         if (!ok)
2484         {
2485             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2486             Application::exit_with_failure();
2487         }
2488
2489         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2490         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2491     }
2492   }
2493
2494
2495   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2496   // helper threads exit cleanly.
2497
2498   void ThreadsManager::exit_threads() {
2499
2500     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2501     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2502     wake_sleeping_threads();
2503
2504     // This makes the threads to exit idle_loop()
2505     AllThreadsShouldExit = true;
2506
2507     // Wait for thread termination
2508     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2509         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2510
2511     // Now we can safely destroy the locks
2512     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2513         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2514             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2515
2516     lock_destroy(&WaitLock);
2517     lock_destroy(&MPLock);
2518   }
2519
2520
2521   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2522   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2523   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2524
2525   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2526
2527     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2528
2529     SplitPoint* sp;
2530
2531     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2532     return sp != NULL;
2533   }
2534
2535
2536   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2537   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2538   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2539   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2540   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2541   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2542   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2543
2544   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2545
2546     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2547     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2548     assert(ActiveThreads > 1);
2549
2550     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2551         return false;
2552
2553     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2554     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2555
2556     if (localActiveSplitPoints == 0)
2557         // No active split points means that the thread is available as
2558         // a slave for any other thread.
2559         return true;
2560
2561     if (ActiveThreads == 2)
2562         return true;
2563
2564     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2565     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2566     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2567     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2568         return true;
2569
2570     return false;
2571   }
2572
2573
2574   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2575   // a slave for the thread with threadID "master".
2576
2577   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2578
2579     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2580     assert(ActiveThreads > 1);
2581
2582     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2583         if (thread_is_available(i, master))
2584             return true;
2585
2586     return false;
2587   }
2588
2589
2590   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2591   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2592   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2593   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2594   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2595   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2596   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2597   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2598   // split() returns.
2599
2600   template <bool Fake>
2601   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2602                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, Move threatMove,
2603                              bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2604     assert(p.is_ok());
2605     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2606     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2607     assert(*bestValue <= *alpha);
2608     assert(*alpha < beta);
2609     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2610     assert(depth > DEPTH_ZERO);
2611     assert(p.thread() >= 0 && p.thread() < ActiveThreads);
2612     assert(ActiveThreads > 1);
2613
2614     int i, master = p.thread();
2615     Thread& masterThread = threads[master];
2616
2617     lock_grab(&MPLock);
2618
2619     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2620     // active split points, don't split.
2621     if (   !available_thread_exists(master)
2622         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2623     {
2624         lock_release(&MPLock);
2625         return;
2626     }
2627
2628     // Pick the next available split point object from the split point stack
2629     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2630
2631     // Initialize the split point object
2632     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2633     splitPoint.stopRequest = false;
2634     splitPoint.ply = ply;
2635     splitPoint.depth = depth;
2636     splitPoint.threatMove = threatMove;
2637     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2638     splitPoint.alpha = *alpha;
2639     splitPoint.beta = beta;
2640     splitPoint.pvNode = pvNode;
2641     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2642     splitPoint.mp = mp;
2643     splitPoint.moveCount = *moveCount;
2644     splitPoint.pos = &p;
2645     splitPoint.parentSstack = ss;
2646     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2647         splitPoint.slaves[i] = 0;
2648
2649     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2650
2651     // If we are here it means we are not available
2652     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2653
2654     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2655
2656     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2657     for (i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2658         if (thread_is_available(i, master))
2659         {
2660             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2661             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2662             splitPoint.slaves[i] = 1;
2663             workersCnt++;
2664         }
2665
2666     assert(Fake || workersCnt > 1);
2667
2668     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2669     lock_release(&MPLock);
2670
2671     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2672     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2673     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2674         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2675         {
2676             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2677
2678             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2679
2680             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2681         }
2682
2683     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2684     // which it will instantly launch a search, because its state is
2685     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2686     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2687     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2688     idle_loop(master, &splitPoint);
2689
2690     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2691     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2692     lock_grab(&MPLock);
2693
2694     *alpha = splitPoint.alpha;
2695     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2696     masterThread.activeSplitPoints--;
2697     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2698
2699     lock_release(&MPLock);
2700   }
2701
2702
2703   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2704   // to start a new search from the root.
2705
2706   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2707
2708     assert(AllThreadsShouldSleep);
2709     assert(ActiveThreads > 0);
2710
2711     AllThreadsShouldSleep = false;
2712
2713     if (ActiveThreads == 1)
2714         return;
2715
2716 #if !defined(_MSC_VER)
2717     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2718     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2719     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2720 #else
2721     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2722         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2723 #endif
2724
2725   }
2726
2727
2728   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2729   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2730   // finished the job and should be idle.
2731
2732   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2733
2734     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2735
2736     // This makes the threads to go to sleep
2737     AllThreadsShouldSleep = true;
2738   }
2739
2740   /// The RootMoveList class
2741
2742   // RootMoveList c'tor
2743
2744   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2745
2746     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2747     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2748     StateInfo st;
2749     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2750
2751     // Initialize search stack
2752     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2753     ss[0].currentMove = ss[0].bestMove = MOVE_NONE;
2754     ss[0].eval = VALUE_NONE;
2755
2756     // Generate all legal moves
2757     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2758
2759     // Add each move to the moves[] array
2760     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2761     {
2762         bool includeMove = includeAllMoves;
2763
2764         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2765             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2766
2767         if (!includeMove)
2768             continue;
2769
2770         // Find a quick score for the move
2771         pos.do_move(cur->move, st);
2772         ss[0].currentMove = cur->move;
2773         moves[count].move = cur->move;
2774         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, DEPTH_ZERO, 1);
2775         moves[count].pv[0] = cur->move;
2776         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2777         pos.undo_move(cur->move);
2778         count++;
2779     }
2780     sort();
2781   }
2782
2783
2784   void RootMoveList::set_mp_scores(const Position &pos)
2785   {
2786       MovePicker mp = MovePicker(pos, MOVE_NONE, ONE_PLY, H);
2787       Move move;
2788
2789       int moveCount = 0;
2790       while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
2791       {
2792           moveCount++;
2793           for (int i = 0; i < count; i++)
2794           {
2795               if (moves[i].move == move)
2796               {
2797                   moves[i].mp_score = 512 - moveCount;
2798                   break;
2799               }
2800           }
2801       }
2802   }
2803
2804   // RootMoveList simple methods definitions
2805
2806   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2807
2808     moves[moveNum].nodes = nodes;
2809     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2810   }
2811
2812   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2813
2814     moves[moveNum].ourBeta = our;
2815     moves[moveNum].theirBeta = their;
2816   }
2817
2818   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2819
2820     int j;
2821
2822     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2823         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2824
2825     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2826   }
2827
2828
2829   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2830   // iteration.
2831
2832   void RootMoveList::sort() {
2833
2834     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2835   }
2836
2837
2838   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2839   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2840   // correctly in MultiPV mode.
2841
2842   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2843
2844     int i,j;
2845
2846     for (i = 1; i <= n; i++)
2847     {
2848         RootMove rm = moves[i];
2849         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2850             moves[j] = moves[j - 1];
2851
2852         moves[j] = rm;
2853     }
2854   }
2855
2856 } // namspace