Renamed stand pat as 'static null move pruning'
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2009 Marco Costalba
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45 using std::cout;
46 using std::endl;
47
48 ////
49 //// Local definitions
50 ////
51
52 namespace {
53
54   /// Types
55
56   // IterationInfoType stores search results for each iteration
57   //
58   // Because we use relatively small (dynamic) aspiration window,
59   // there happens many fail highs and fail lows in root. And
60   // because we don't do researches in those cases, "value" stored
61   // here is not necessarily exact. Instead in case of fail high/low
62   // we guess what the right value might be and store our guess
63   // as a "speculated value" and then move on. Speculated values are
64   // used just to calculate aspiration window width, so also if are
65   // not exact is not big a problem.
66
67   struct IterationInfoType {
68
69     IterationInfoType(Value v = Value(0), Value sv = Value(0))
70     : value(v), speculatedValue(sv) {}
71
72     Value value, speculatedValue;
73   };
74
75
76   // The BetaCounterType class is used to order moves at ply one.
77   // Apart for the first one that has its score, following moves
78   // normally have score -VALUE_INFINITE, so are ordered according
79   // to the number of beta cutoffs occurred under their subtree during
80   // the last iteration. The counters are per thread variables to avoid
81   // concurrent accessing under SMP case.
82
83   struct BetaCounterType {
84
85     BetaCounterType();
86     void clear();
87     void add(Color us, Depth d, int threadID);
88     void read(Color us, int64_t& our, int64_t& their);
89   };
90
91
92   // The RootMove class is used for moves at the root at the tree. For each
93   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
94   // in the case of moves which fail low).
95
96   struct RootMove {
97
98     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
99
100     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
101     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
102     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
103     // have equal score but m1 has the higher node count.
104     bool operator<(const RootMove& m) const {
105
106         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
107     }
108
109     Move move;
110     Value score;
111     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
112     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
113   };
114
115
116   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
117   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
118
119   class RootMoveList {
120
121   public:
122     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
123
124     int move_count() const { return count; }
125     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
126     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
127     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
128     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
129     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
130
131     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
132     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
133     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
134     void sort();
135     void sort_multipv(int n);
136
137   private:
138     static const int MaxRootMoves = 500;
139     RootMove moves[MaxRootMoves];
140     int count;
141   };
142
143
144   /// Constants
145
146   // Search depth at iteration 1
147   const Depth InitialDepth = OnePly;
148
149   // Depth limit for selective search
150   const Depth SelectiveDepth = 7 * OnePly;
151
152   // Use internal iterative deepening?
153   const bool UseIIDAtPVNodes = true;
154   const bool UseIIDAtNonPVNodes = true;
155
156   // Internal iterative deepening margin. At Non-PV moves, when
157   // UseIIDAtNonPVNodes is true, we do an internal iterative deepening
158   // search when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
159   const Value IIDMargin = Value(0x100);
160
161   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
162   // better than the second best move.
163   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
164
165   // Problem margin. If the score of the first move at iteration N+1 has
166   // dropped by more than this since iteration N, the boolean variable
167   // "Problem" is set to true, which will make the program spend some extra
168   // time looking for a better move.
169   const Value ProblemMargin = Value(0x28);
170
171   // No problem margin. If the boolean "Problem" is true, and a new move
172   // is found at the root which is less than NoProblemMargin worse than the
173   // best move from the previous iteration, Problem is set back to false.
174   const Value NoProblemMargin = Value(0x14);
175
176   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
177   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
178   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
179
180   // If the TT move is at least SingleReplyMargin better then the
181   // remaining ones we will extend it.
182   const Value SingleReplyMargin = Value(0x20);
183
184   // Margins for futility pruning in the quiescence search, and at frontier
185   // and near frontier nodes.
186   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
187
188   Value FutilityMargins[2 * PLY_MAX_PLUS_2]; // Initialized at startup.
189
190   // Each move futility margin is decreased
191   const Value IncrementalFutilityMargin = Value(0x8);
192
193   // Depth limit for razoring
194   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
195
196   /// Variables initialized by UCI options
197
198   // Depth limit for use of dynamic threat detection
199   Depth ThreatDepth;
200
201   // Last seconds noise filtering (LSN)
202   const bool UseLSNFiltering = true;
203   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
204   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
205   bool loseOnTime = false;
206
207   // Extensions. Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
208   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
209   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
210
211   // Iteration counters
212   int Iteration;
213   BetaCounterType BetaCounter;
214
215   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
216   IterationInfoType IterationInfo[PLY_MAX_PLUS_2];
217   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
218
219   // Search window management
220   int AspirationDelta;
221
222   // MultiPV mode
223   int MultiPV;
224
225   // Time managment variables
226   int RootMoveNumber;
227   int SearchStartTime;
228   int MaxNodes, MaxDepth;
229   int MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
230   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
231   bool AbortSearch, Quit;
232   bool FailHigh, FailLow, Problem;
233
234   // Show current line?
235   bool ShowCurrentLine;
236
237   // Log file
238   bool UseLogFile;
239   std::ofstream LogFile;
240
241   // Natural logarithmic lookup table and its getter function
242   float lnArray[512];
243   inline float ln(int i) { return lnArray[i]; }
244
245   // MP related variables
246   int ActiveThreads = 1;
247   Depth MinimumSplitDepth;
248   int MaxThreadsPerSplitPoint;
249   Thread Threads[THREAD_MAX];
250   Lock MPLock;
251   Lock IOLock;
252   bool AllThreadsShouldExit = false;
253   SplitPoint SplitPointStack[THREAD_MAX][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
254   bool Idle = true;
255
256 #if !defined(_MSC_VER)
257   pthread_cond_t WaitCond;
258   pthread_mutex_t WaitLock;
259 #else
260   HANDLE SitIdleEvent[THREAD_MAX];
261 #endif
262
263   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different
264   // cache lines (64 bytes each) from the heavy SMP read accessed variables.
265   int NodesSincePoll;
266   int NodesBetweenPolls = 30000;
267
268   // History table
269   History H;
270
271   /// Functions
272
273   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
274   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value& oldAlpha, Value& beta);
275   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
276   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove = MOVE_NONE);
277   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
278   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
279   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
280   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
281   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
282   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
283   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
284   bool value_is_mate(Value value);
285   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
286   Depth extension(const Position&, Move, bool, bool, bool, bool, bool, bool*);
287   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
288   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
289   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
290   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
291   void reduction_parameters(float base, float Inhibitor, Depth depth, float& logLimit, float& gradient);
292   Depth reduction(int moveCount, const float LogLimit, const float BaseRed, const float Gradient);
293   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
294   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
295   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
296
297   bool fail_high_ply_1();
298   int current_search_time();
299   int nps();
300   void poll();
301   void ponderhit();
302   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
303   void wait_for_stop_or_ponderhit();
304   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
305
306   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp);
307   void init_split_point_stack();
308   void destroy_split_point_stack();
309   bool thread_should_stop(int threadID);
310   bool thread_is_available(int slave, int master);
311   bool idle_thread_exists(int master);
312   bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply,
313              Value *alpha, Value *beta, Value *bestValue,
314              const Value futilityValue, Depth depth, int *moves,
315              MovePicker *mp, int master, bool pvNode);
316   void wake_sleeping_threads();
317
318 #if !defined(_MSC_VER)
319   void *init_thread(void *threadID);
320 #else
321   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
322 #endif
323
324 }
325
326
327 ////
328 //// Functions
329 ////
330
331
332 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
333 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
334
335 int perft(Position& pos, Depth depth)
336 {
337     Move move;
338     int sum = 0;
339     MovePicker mp = MovePicker(pos, MOVE_NONE, depth, H);
340
341     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
342     // the moves, just to count them.
343     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
344     {
345         while (mp.get_next_move()) sum++;
346         return sum;
347     }
348
349     // Loop through all legal moves
350     CheckInfo ci(pos);
351     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
352     {
353         StateInfo st;
354         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
355         sum += perft(pos, depth - OnePly);
356         pos.undo_move(move);
357     }
358     return sum;
359 }
360
361
362 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
363 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
364 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
365 /// when a quit command is received during the search.
366
367 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
368            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
369            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
370
371   // Initialize global search variables
372   Idle = StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = false;
373   FailHigh = FailLow = Problem = false;
374   NodesSincePoll = 0;
375   SearchStartTime = get_system_time();
376   ExactMaxTime = maxTime;
377   MaxDepth = maxDepth;
378   MaxNodes = maxNodes;
379   InfiniteSearch = infinite;
380   PonderSearch = ponder;
381   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
382
383   // Look for a book move, only during games, not tests
384   if (UseTimeManagement && !ponder && get_option_value_bool("OwnBook"))
385   {
386       Move bookMove;
387       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
388           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
389
390       bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
391       if (bookMove != MOVE_NONE)
392       {
393           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
394           return true;
395       }
396   }
397
398   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
399   {
400       Threads[i].nodes = 0ULL;
401       Threads[i].failHighPly1 = false;
402   }
403
404   if (button_was_pressed("New Game"))
405       loseOnTime = false; // Reset at the beginning of a new game
406
407   // Read UCI option values
408   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
409   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
410       TT.clear();
411
412   bool PonderingEnabled = get_option_value_bool("Ponder");
413   MultiPV = get_option_value_int("MultiPV");
414
415   CheckExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
416   CheckExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
417
418   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
419   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
420
421   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
422   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
423
424   PassedPawnExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
425   PassedPawnExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
426
427   PawnEndgameExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
428   PawnEndgameExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
429
430   MateThreatExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
431   MateThreatExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
432
433   ThreatDepth   = get_option_value_int("Threat Depth") * OnePly;
434
435   Chess960 = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
436   ShowCurrentLine = get_option_value_bool("UCI_ShowCurrLine");
437   UseLogFile = get_option_value_bool("Use Search Log");
438   if (UseLogFile)
439       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
440
441   MinimumSplitDepth = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
442   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
443
444   read_weights(pos.side_to_move());
445
446   // Set the number of active threads
447   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
448   if (newActiveThreads != ActiveThreads)
449   {
450       ActiveThreads = newActiveThreads;
451       init_eval(ActiveThreads);
452       // HACK: init_eval() destroys the static castleRightsMask[] array in the
453       // Position class. The below line repairs the damage.
454       Position p(pos.to_fen());
455       assert(pos.is_ok());
456   }
457
458   // Wake up sleeping threads
459   wake_sleeping_threads();
460
461   for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
462       assert(thread_is_available(i, 0));
463
464   // Set thinking time
465   int myTime = time[side_to_move];
466   int myIncrement = increment[side_to_move];
467   if (UseTimeManagement)
468   {
469       if (!movesToGo) // Sudden death time control
470       {
471           if (myIncrement)
472           {
473               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
474               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
475           }
476           else // Blitz game without increment
477           {
478               MaxSearchTime = myTime / 30;
479               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
480           }
481       }
482       else // (x moves) / (y minutes)
483       {
484           if (movesToGo == 1)
485           {
486               MaxSearchTime = myTime / 2;
487               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
488           }
489           else
490           {
491               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
492               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
493           }
494       }
495
496       if (PonderingEnabled)
497       {
498           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
499           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
500       }
501   }
502
503   // Set best NodesBetweenPolls interval
504   if (MaxNodes)
505       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
506   else if (myTime && myTime < 1000)
507       NodesBetweenPolls = 1000;
508   else if (myTime && myTime < 5000)
509       NodesBetweenPolls = 5000;
510   else
511       NodesBetweenPolls = 30000;
512
513   // Write information to search log file
514   if (UseLogFile)
515       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
516               << "infinite: "  << infinite
517               << " ponder: "   << ponder
518               << " time: "     << myTime
519               << " increment: " << myIncrement
520               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
521
522   // LSN filtering. Used only for developing purpose. Disabled by default.
523   if (   UseLSNFiltering
524       && loseOnTime)
525   {
526       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
527        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
528            /* wait here */;
529   }
530
531   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
532   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
533
534   if (UseLSNFiltering)
535   {
536       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
537       // decide to lose on time.
538       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
539           && myTime < LSNTime
540           && myIncrement == 0
541           && movesToGo == 0
542           && v < -LSNValue)
543       {
544           loseOnTime = true;
545       }
546       else if (loseOnTime)
547       {
548           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
549           loseOnTime = false;
550       }
551   }
552
553   if (UseLogFile)
554       LogFile.close();
555
556   Idle = true;
557   return !Quit;
558 }
559
560
561 /// init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
562 /// and initializes the split point stack and the global locks and condition
563 /// objects.
564
565 void init_threads() {
566
567   volatile int i;
568   bool ok;
569
570 #if !defined(_MSC_VER)
571   pthread_t pthread[1];
572 #endif
573
574   // Init our logarithmic lookup table
575   for (i = 0; i < 512; i++)
576       lnArray[i] = float(log(double(i))); // log() returns base-e logarithm
577
578   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
579       Threads[i].activeSplitPoints = 0;
580
581   // Init futility margins array
582   FutilityMargins[0] = FutilityMargins[1] = Value(0);
583
584   for (i = 2; i < 2 * PLY_MAX_PLUS_2; i++)
585   {
586       FutilityMargins[i] = Value(112 * bitScanReverse32(i * i / 2)); // FIXME: test using log instead of BSR
587   }
588
589   // Initialize global locks
590   lock_init(&MPLock, NULL);
591   lock_init(&IOLock, NULL);
592
593   init_split_point_stack();
594
595 #if !defined(_MSC_VER)
596   pthread_mutex_init(&WaitLock, NULL);
597   pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
598 #else
599   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
600       SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
601 #endif
602
603   // All threads except the main thread should be initialized to idle state
604   for (i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
605   {
606       Threads[i].stop = false;
607       Threads[i].workIsWaiting = false;
608       Threads[i].idle = true;
609       Threads[i].running = false;
610   }
611
612   // Launch the helper threads
613   for (i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
614   {
615 #if !defined(_MSC_VER)
616       ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
617 #else
618       DWORD iID[1];
619       ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, iID) != NULL);
620 #endif
621
622       if (!ok)
623       {
624           cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
625           Application::exit_with_failure();
626       }
627
628       // Wait until the thread has finished launching
629       while (!Threads[i].running);
630   }
631 }
632
633
634 /// stop_threads() is called when the program exits. It makes all the
635 /// helper threads exit cleanly.
636
637 void stop_threads() {
638
639   ActiveThreads = THREAD_MAX;  // HACK
640   Idle = false;  // HACK
641   wake_sleeping_threads();
642   AllThreadsShouldExit = true;
643   for (int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
644   {
645       Threads[i].stop = true;
646       while (Threads[i].running);
647   }
648   destroy_split_point_stack();
649 }
650
651
652 /// nodes_searched() returns the total number of nodes searched so far in
653 /// the current search.
654
655 int64_t nodes_searched() {
656
657   int64_t result = 0ULL;
658   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
659       result += Threads[i].nodes;
660   return result;
661 }
662
663
664 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
665 // new search from the root.
666 void SearchStack::init(int ply) {
667
668   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
669   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
670   reduction = Depth(0);
671   eval = VALUE_NONE;
672   evalInfo = NULL;
673 }
674
675 void SearchStack::initKillers() {
676
677   mateKiller = MOVE_NONE;
678   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
679       killers[i] = MOVE_NONE;
680 }
681
682 namespace {
683
684   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
685   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
686   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
687   // reached.
688
689   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
690
691     Position p(pos);
692     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
693
694     // searchMoves are verified, copied, scored and sorted
695     RootMoveList rml(p, searchMoves);
696
697     // Handle special case of searching on a mate/stale position
698     if (rml.move_count() == 0)
699     {
700         if (PonderSearch)
701             wait_for_stop_or_ponderhit();
702
703         return pos.is_check()? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
704     }
705
706     // Print RootMoveList c'tor startup scoring to the standard output,
707     // so that we print information also for iteration 1.
708     cout << "info depth " << 1 << "\ninfo depth " << 1
709          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
710          << " time " << current_search_time()
711          << " nodes " << nodes_searched()
712          << " nps " << nps()
713          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
714
715     // Initialize
716     TT.new_search();
717     H.clear();
718     init_ss_array(ss);
719     IterationInfo[1] = IterationInfoType(rml.get_move_score(0), rml.get_move_score(0));
720     Iteration = 1;
721
722     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
723     Move EasyMove = MOVE_NONE;
724     if (   rml.move_count() == 1
725         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
726         EasyMove = rml.get_move(0);
727
728     // Iterative deepening loop
729     while (Iteration < PLY_MAX)
730     {
731         // Initialize iteration
732         rml.sort();
733         Iteration++;
734         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
735         if (Iteration <= 5)
736             ExtraSearchTime = 0;
737
738         cout << "info depth " << Iteration << endl;
739
740         // Calculate dynamic search window based on previous iterations
741         Value alpha, beta;
742
743         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(IterationInfo[Iteration - 1].value) < VALUE_KNOWN_WIN)
744         {
745             int prevDelta1 = IterationInfo[Iteration - 1].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue;
746             int prevDelta2 = IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 3].speculatedValue;
747
748             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
749             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
750
751             alpha = Max(IterationInfo[Iteration - 1].value - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
752             beta  = Min(IterationInfo[Iteration - 1].value + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
753         }
754         else
755         {
756             alpha = - VALUE_INFINITE;
757             beta  =   VALUE_INFINITE;
758         }
759
760         // Search to the current depth
761         Value value = root_search(p, ss, rml, alpha, beta);
762
763         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
764         // been overwritten during the search.
765         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
766
767         if (AbortSearch)
768             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
769
770         //Save info about search result
771         Value speculatedValue;
772         bool fHigh = false;
773         bool fLow = false;
774         Value delta = value - IterationInfo[Iteration - 1].value;
775
776         if (value >= beta)
777         {
778             assert(delta > 0);
779
780             fHigh = true;
781             speculatedValue = value + delta;
782             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 2; // Allocate more time
783         }
784         else if (value <= alpha)
785         {
786             assert(value == alpha);
787             assert(delta < 0);
788
789             fLow = true;
790             speculatedValue = value + delta;
791             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 3; // Allocate more time
792         } else
793             speculatedValue = value;
794
795         speculatedValue = Min(Max(speculatedValue, -VALUE_INFINITE), VALUE_INFINITE);
796         IterationInfo[Iteration] = IterationInfoType(value, speculatedValue);
797
798         // Drop the easy move if it differs from the new best move
799         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
800             EasyMove = MOVE_NONE;
801
802         Problem = false;
803
804         if (UseTimeManagement)
805         {
806             // Time to stop?
807             bool stopSearch = false;
808
809             // Stop search early if there is only a single legal move,
810             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
811             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
812                 stopSearch = true;
813
814             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
815             if (  Iteration >= 6
816                 && abs(IterationInfo[Iteration].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100
817                 && abs(IterationInfo[Iteration-1].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
818                 stopSearch = true;
819
820             // Stop search early if one move seems to be much better than the rest
821             int64_t nodes = nodes_searched();
822             if (   Iteration >= 8
823                 && !fLow
824                 && !fHigh
825                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
826                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
827                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
828                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
829                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
830                 stopSearch = true;
831
832             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
833             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
834                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
835                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
836
837             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
838             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
839             // move at the next iteration anyway.
840             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
841                 stopSearch = true;
842
843             if (stopSearch)
844             {
845                 if (!PonderSearch)
846                     break;
847                 else
848                     StopOnPonderhit = true;
849             }
850         }
851
852         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
853             break;
854     }
855
856     rml.sort();
857
858     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
859     // best move before we are told to do so.
860     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
861         wait_for_stop_or_ponderhit();
862     else
863         // Print final search statistics
864         cout << "info nodes " << nodes_searched()
865              << " nps " << nps()
866              << " time " << current_search_time()
867              << " hashfull " << TT.full() << endl;
868
869     // Print the best move and the ponder move to the standard output
870     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
871     {
872         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
873         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
874     }
875     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
876     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
877         cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
878
879     cout << endl;
880
881     if (UseLogFile)
882     {
883         if (dbg_show_mean)
884             dbg_print_mean(LogFile);
885
886         if (dbg_show_hit_rate)
887             dbg_print_hit_rate(LogFile);
888
889         LogFile << "\nNodes: " << nodes_searched()
890                 << "\nNodes/second: " << nps()
891                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]);
892
893         StateInfo st;
894         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
895         LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) << endl;
896     }
897     return rml.get_move_score(0);
898   }
899
900
901   // root_search() is the function which searches the root node. It is
902   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
903   // scheme and prints some information to the standard output.
904
905   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value& oldAlpha, Value& beta) {
906
907     int64_t nodes;
908     Move move;
909     StateInfo st;
910     Depth depth, ext, newDepth;
911     Value value;
912     CheckInfo ci(pos);
913     int researchCount = 0;
914     bool moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
915     Value alpha = oldAlpha;
916     bool isCheck = pos.is_check();
917
918     // Evaluate the position statically
919     EvalInfo ei;
920     ss[0].eval = !isCheck ? evaluate(pos, ei, 0) : VALUE_NONE;
921
922     while (1) // Fail low loop
923     {
924
925     // Loop through all the moves in the root move list
926     for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
927     {
928         if (alpha >= beta)
929         {
930             // We failed high, invalidate and skip next moves, leave node-counters
931             // and beta-counters as they are and quickly return, we will try to do
932             // a research at the next iteration with a bigger aspiration window.
933             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
934             continue;
935         }
936
937         RootMoveNumber = i + 1;
938         FailHigh = false;
939
940         // Save the current node count before the move is searched
941         nodes = nodes_searched();
942
943         // Reset beta cut-off counters
944         BetaCounter.clear();
945
946         // Pick the next root move, and print the move and the move number to
947         // the standard output.
948         move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
949
950         if (current_search_time() >= 1000)
951             cout << "info currmove " << move
952                  << " currmovenumber " << RootMoveNumber << endl;
953
954         // Decide search depth for this move
955         moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
956         captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
957         depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
958         ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
959         newDepth = depth + ext;
960
961         value = - VALUE_INFINITE;
962
963         // Precalculate reduction parameters
964         float LogLimit, Gradient, BaseReduction = 0.5;
965         reduction_parameters(BaseReduction, 6.0, depth, LogLimit, Gradient);
966
967         while (1) // Fail high loop
968         {
969
970         // Make the move, and search it
971         pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
972
973         if (i < MultiPV || value > alpha)
974         {
975             // Aspiration window is disabled in multi-pv case
976             if (MultiPV > 1)
977                 alpha = -VALUE_INFINITE;
978
979             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
980
981             // If the value has dropped a lot compared to the last iteration,
982             // set the boolean variable Problem to true. This variable is used
983             // for time managment: When Problem is true, we try to complete the
984             // current iteration before playing a move.
985             Problem = (   Iteration >= 2
986                        && value <= IterationInfo[Iteration - 1].value - ProblemMargin);
987
988             if (Problem && StopOnPonderhit)
989                 StopOnPonderhit = false;
990         }
991         else
992         {
993             // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
994             // if the move fails high will be re-searched at full depth.
995             bool doFullDepthSearch = true;
996
997             if (   depth >= 3*OnePly // FIXME was newDepth
998                 && !dangerous
999                 && !captureOrPromotion
1000                 && !move_is_castle(move))
1001             {
1002                 ss[0].reduction = reduction(RootMoveNumber - MultiPV + 1, LogLimit, BaseReduction, Gradient);
1003                 if (ss[0].reduction)
1004                 {
1005                     value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[0].reduction, 1, true, 0);
1006                     doFullDepthSearch = (value > alpha);
1007                 }
1008             }
1009
1010             if (doFullDepthSearch)
1011             {
1012                 ss[0].reduction = Depth(0);
1013                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
1014
1015                 if (value > alpha)
1016                 {
1017                     // Fail high! Set the boolean variable FailHigh to true, and
1018                     // re-search the move using a PV search. The variable FailHigh
1019                     // is used for time managment: We try to avoid aborting the
1020                     // search prematurely during a fail high research.
1021                     FailHigh = true;
1022                     value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
1023                 }
1024             }
1025         }
1026
1027         pos.undo_move(move);
1028
1029         // Can we exit fail high loop ?
1030         if (AbortSearch || value < beta)
1031             break;
1032
1033         // We are failing high and going to do a research. It's important to update score
1034         // before research in case we run out of time while researching.
1035         rml.set_move_score(i, value);
1036         update_pv(ss, 0);
1037         TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
1038         rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
1039
1040         // Print search information to the standard output
1041         cout << "info depth " << Iteration
1042              << " score " << value_to_string(value)
1043              << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
1044                 ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
1045              << " time "  << current_search_time()
1046              << " nodes " << nodes_searched()
1047              << " nps "   << nps()
1048              << " pv ";
1049
1050         for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
1051             cout << ss[0].pv[j] << " ";
1052
1053         cout << endl;
1054
1055         if (UseLogFile)
1056         {
1057             ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
1058                             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
1059
1060             LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
1061                                  nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
1062         }
1063
1064         // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
1065         researchCount++;
1066         beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCount), VALUE_INFINITE);
1067
1068         } // End of fail high loop
1069
1070         // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
1071         // was aborted because the user interrupted the search or because we
1072         // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1073         // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
1074         // move and/or PV.
1075         if (AbortSearch)
1076             break;
1077
1078         // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
1079         // info is used to sort the root moves at the next iteration.
1080         int64_t our, their;
1081         BetaCounter.read(pos.side_to_move(), our, their);
1082         rml.set_beta_counters(i, our, their);
1083         rml.set_move_nodes(i, nodes_searched() - nodes);
1084
1085         assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
1086
1087         if (value <= alpha && i >= MultiPV)
1088             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
1089         else
1090         {
1091             // PV move or new best move!
1092
1093             // Update PV
1094             rml.set_move_score(i, value);
1095             update_pv(ss, 0);
1096             TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
1097             rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
1098
1099             if (MultiPV == 1)
1100             {
1101                 // We record how often the best move has been changed in each
1102                 // iteration. This information is used for time managment: When
1103                 // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1104                 if (i > 0)
1105                     BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
1106
1107                 // Print search information to the standard output
1108                 cout << "info depth " << Iteration
1109                      << " score " << value_to_string(value)
1110                      << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
1111                         ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
1112                      << " time "  << current_search_time()
1113                      << " nodes " << nodes_searched()
1114                      << " nps "   << nps()
1115                      << " pv ";
1116
1117                 for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
1118                     cout << ss[0].pv[j] << " ";
1119
1120                 cout << endl;
1121
1122                 if (UseLogFile)
1123                 {
1124                     ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
1125                                     : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
1126
1127                     LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
1128                                          nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
1129                 }
1130                 if (value > alpha)
1131                     alpha = value;
1132
1133                 // Reset the global variable Problem to false if the value isn't too
1134                 // far below the final value from the last iteration.
1135                 if (value > IterationInfo[Iteration - 1].value - NoProblemMargin)
1136                     Problem = false;
1137             }
1138             else // MultiPV > 1
1139             {
1140                 rml.sort_multipv(i);
1141                 for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
1142                 {
1143                     cout << "info multipv " << j + 1
1144                          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
1145                          << " depth " << ((j <= i)? Iteration : Iteration - 1)
1146                          << " time " << current_search_time()
1147                          << " nodes " << nodes_searched()
1148                          << " nps " << nps()
1149                          << " pv ";
1150
1151                     for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
1152                         cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1153
1154                     cout << endl;
1155                 }
1156                 alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV-1));
1157             }
1158         } // PV move or new best move
1159
1160         assert(alpha >= oldAlpha);
1161
1162         FailLow = (alpha == oldAlpha);
1163     }
1164
1165     // Can we exit fail low loop ?
1166     if (AbortSearch || alpha > oldAlpha)
1167         break;
1168
1169     // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
1170     researchCount++;
1171     alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCount), -VALUE_INFINITE);
1172     oldAlpha = alpha;
1173
1174     } // Fail low loop
1175
1176     return alpha;
1177   }
1178
1179
1180   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1181
1182   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1183                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1184
1185     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1186     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1187     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1188     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1189
1190     Move movesSearched[256];
1191     StateInfo st;
1192     const TTEntry* tte;
1193     Move ttMove, move;
1194     Depth ext, newDepth;
1195     Value oldAlpha, value;
1196     bool isCheck, mateThreat, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1197     int moveCount = 0;
1198     Value bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1199
1200     if (depth < OnePly)
1201         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1202
1203     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1204     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1205     init_node(ss, ply, threadID);
1206
1207     // After init_node() that calls poll()
1208     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1209         return Value(0);
1210
1211     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1212         return VALUE_DRAW;
1213
1214     // Mate distance pruning
1215     oldAlpha = alpha;
1216     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1217     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1218     if (alpha >= beta)
1219         return alpha;
1220
1221     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1222     // pruning, but only for move ordering. This is to avoid problems in
1223     // the following areas:
1224     //
1225     // * Repetition draw detection
1226     // * Fifty move rule detection
1227     // * Searching for a mate
1228     // * Printing of full PV line
1229     //
1230     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1231     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1232
1233     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1234     if (   UseIIDAtPVNodes
1235         && depth >= 5*OnePly
1236         && ttMove == MOVE_NONE)
1237     {
1238         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1239         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1240         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1241     }
1242
1243     isCheck = pos.is_check();
1244     if (!isCheck)
1245     {
1246         // Update gain statistics of the previous move that lead
1247         // us in this position.
1248         EvalInfo ei;
1249         ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1250         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1251     }
1252
1253     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1254     // to search all moves
1255     mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1256     CheckInfo ci(pos);
1257     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1258
1259     // Precalculate reduction parameters
1260     float LogLimit, Gradient, BaseReduction = 0.5;
1261     reduction_parameters(BaseReduction, 6.0, depth, LogLimit, Gradient);
1262
1263     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
1264     // occurs.
1265     while (   alpha < beta
1266            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1267            && !thread_should_stop(threadID))
1268     {
1269       assert(move_is_ok(move));
1270
1271       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1272       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1273       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1274
1275       // Decide the new search depth
1276       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1277
1278       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1279       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1280       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1281       if (   depth >= 6 * OnePly
1282           && tte
1283           && move == tte->move()
1284           && ext < OnePly
1285           && is_lower_bound(tte->type())
1286           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1287       {
1288           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1289
1290           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1291           {
1292               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingleReplyMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1293
1294               if (excValue < ttValue - SingleReplyMargin)
1295                   ext = OnePly;
1296           }
1297       }
1298
1299       newDepth = depth - OnePly + ext;
1300
1301       // Update current move
1302       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1303
1304       // Make and search the move
1305       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1306
1307       if (moveCount == 1) // The first move in list is the PV
1308           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1309       else
1310       {
1311         // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1312         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1313         bool doFullDepthSearch = true;
1314
1315         if (    depth >= 3*OnePly
1316             && !dangerous
1317             && !captureOrPromotion
1318             && !move_is_castle(move)
1319             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1320         {
1321             ss[ply].reduction = reduction(moveCount, LogLimit, BaseReduction, Gradient);
1322             if (ss[ply].reduction)
1323             {
1324                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1325                 doFullDepthSearch = (value > alpha);
1326             }
1327         }
1328
1329         if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
1330         {
1331             ss[ply].reduction = Depth(0);
1332             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1333             if (value > alpha && value < beta)
1334             {
1335                 // When the search fails high at ply 1 while searching the first
1336                 // move at the root, set the flag failHighPly1. This is used for
1337                 // time managment:  We don't want to stop the search early in
1338                 // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
1339                 // result in a big drop in score at the root.
1340                 if (ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
1341                     Threads[threadID].failHighPly1 = true;
1342
1343                 // A fail high occurred. Re-search at full window (pv search)
1344                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1345                 Threads[threadID].failHighPly1 = false;
1346           }
1347         }
1348       }
1349       pos.undo_move(move);
1350
1351       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1352
1353       // New best move?
1354       if (value > bestValue)
1355       {
1356           bestValue = value;
1357           if (value > alpha)
1358           {
1359               alpha = value;
1360               update_pv(ss, ply);
1361               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1362                   ss[ply].mateKiller = move;
1363           }
1364           // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
1365           // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
1366           // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
1367           if (   ply == 1
1368               && Iteration >= 2
1369               && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
1370               Problem = true;
1371       }
1372
1373       // Split?
1374       if (   ActiveThreads > 1
1375           && bestValue < beta
1376           && depth >= MinimumSplitDepth
1377           && Iteration <= 99
1378           && idle_thread_exists(threadID)
1379           && !AbortSearch
1380           && !thread_should_stop(threadID)
1381           && split(pos, ss, ply, &alpha, &beta, &bestValue, VALUE_NONE,
1382                    depth, &moveCount, &mp, threadID, true))
1383           break;
1384     }
1385
1386     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1387     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1388     if (moveCount == 0)
1389         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1390
1391     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1392     // history counters, and killer moves.
1393     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1394         return bestValue;
1395
1396     if (bestValue <= oldAlpha)
1397         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1398
1399     else if (bestValue >= beta)
1400     {
1401         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1402         move = ss[ply].pv[ply];
1403         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1404         {
1405             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1406             update_killers(move, ss[ply]);
1407         }
1408         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1409     }
1410     else
1411         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1412
1413     return bestValue;
1414   }
1415
1416
1417   // search() is the search function for zero-width nodes.
1418
1419   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1420                int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1421
1422     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1423     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1424     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1425
1426     Move movesSearched[256];
1427     EvalInfo ei;
1428     StateInfo st;
1429     const TTEntry* tte;
1430     Move ttMove, move;
1431     Depth ext, newDepth;
1432     Value bestValue, staticValue, nullValue, value, futilityValue, futilityValueScaled;
1433     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1434     bool mateThreat = false;
1435     int moveCount = 0;
1436     futilityValue = staticValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1437
1438     if (depth < OnePly)
1439         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1440
1441     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1442     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1443     init_node(ss, ply, threadID);
1444
1445     // After init_node() that calls poll()
1446     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1447         return Value(0);
1448
1449     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1450         return VALUE_DRAW;
1451
1452     // Mate distance pruning
1453     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1454         return beta;
1455
1456     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1457         return beta - 1;
1458
1459     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1460     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exsists.
1461     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1462
1463     // Transposition table lookup
1464     tte = TT.retrieve(posKey);
1465     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1466
1467     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1468     {
1469         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1470         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1471     }
1472
1473     isCheck = pos.is_check();
1474
1475     // Calculate depth dependant futility pruning parameters
1476     const int FutilityMoveCountMargin = 3 + (1 << (3 * int(depth) / 8));
1477
1478     // Evaluate the position statically
1479     if (!isCheck)
1480     {
1481         if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1482             staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1483         else
1484         {
1485             staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1486             ss[ply].evalInfo = &ei;
1487         }
1488
1489         ss[ply].eval = staticValue;
1490         futilityValue = staticValue + FutilityMargins[int(depth)]; //FIXME: Remove me, only for split
1491         staticValue = refine_eval(tte, staticValue, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1492         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1493     }
1494
1495     // Static null move pruning. We're betting that the opponent doesn't have
1496     // a move that will reduce the score by more than FutilityMargins[int(depth)]
1497     // if we do a null move.
1498     if (  !isCheck
1499         && allowNullmove
1500         && depth < RazorDepth
1501         && staticValue - FutilityMargins[int(depth)] >= beta)
1502         return staticValue - FutilityMargins[int(depth)];
1503
1504     // Null move search
1505     if (    allowNullmove
1506         &&  depth > OnePly
1507         && !isCheck
1508         && !value_is_mate(beta)
1509         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1510         &&  staticValue >= beta - NullMoveMargin)
1511     {
1512         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1513
1514         pos.do_null_move(st);
1515
1516         // Null move dynamic reduction based on depth
1517         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1518
1519         // Null move dynamic reduction based on value
1520         if (staticValue - beta > PawnValueMidgame)
1521             R++;
1522
1523         nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1524
1525         pos.undo_null_move();
1526
1527         if (nullValue >= beta)
1528         {
1529             if (depth < 6 * OnePly)
1530                 return beta;
1531
1532             // Do zugzwang verification search
1533             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1534             if (v >= beta)
1535                 return beta;
1536         } else {
1537             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1538             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1539             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1540             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1541             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1542             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1543             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1544                 mateThreat = true;
1545
1546             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1547             if (   depth < ThreatDepth
1548                 && ss[ply - 1].reduction
1549                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1550                 return beta - 1;
1551         }
1552     }
1553     // Null move search not allowed, try razoring
1554     else if (   !value_is_mate(beta)
1555              && !isCheck
1556              && depth < RazorDepth
1557              && staticValue < beta - (NullMoveMargin + 16 * depth)
1558              && ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1559              && ttMove == MOVE_NONE
1560              && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1561     {
1562         Value rbeta = beta - (NullMoveMargin + 16 * depth);
1563         Value v = qsearch(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1564         if (v < rbeta)
1565           return v;
1566     }
1567
1568     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1569     if (UseIIDAtNonPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 8*OnePly &&
1570         !isCheck && ss[ply].eval >= beta - IIDMargin)
1571     {
1572         search(pos, ss, beta, Min(depth/2, depth-2*OnePly), ply, false, threadID);
1573         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1574         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1575     }
1576
1577     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1578     // to search all moves.
1579     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1580     CheckInfo ci(pos);
1581
1582     // Precalculate reduction parameters
1583     float LogLimit, Gradient, BaseReduction = 0.5;
1584     reduction_parameters(BaseReduction, 3.0, depth, LogLimit, Gradient);
1585
1586     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1587     while (   bestValue < beta
1588            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1589            && !thread_should_stop(threadID))
1590     {
1591       assert(move_is_ok(move));
1592
1593       if (move == excludedMove)
1594           continue;
1595
1596       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1597       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1598       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1599
1600       // Decide the new search depth
1601       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1602
1603       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1604       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1605       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1606       if (   depth >= 8 * OnePly
1607           && tte
1608           && move == tte->move()
1609           && !excludedMove // Do not allow recursive single-reply search
1610           && ext < OnePly
1611           && is_lower_bound(tte->type())
1612           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1613       {
1614           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1615
1616           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1617           {
1618               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingleReplyMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1619
1620               if (excValue < ttValue - SingleReplyMargin)
1621                   ext = OnePly;
1622           }
1623       }
1624
1625       newDepth = depth - OnePly + ext;
1626
1627       // Update current move
1628       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1629
1630       // Futility pruning
1631       if (   !isCheck
1632           && !dangerous
1633           && !captureOrPromotion
1634           && !move_is_castle(move)
1635           &&  move != ttMove)
1636       {
1637           // Move count based pruning
1638           if (   moveCount >= FutilityMoveCountMargin
1639               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1640               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1641               continue;
1642
1643           // Value based pruning
1644           Depth predictedDepth = newDepth;
1645
1646           //FIXME: We are ignoring condition: depth >= 3*OnePly, BUG??
1647           ss[ply].reduction = reduction(moveCount, LogLimit, BaseReduction, Gradient);
1648           if (ss[ply].reduction)
1649               predictedDepth -= ss[ply].reduction;
1650
1651           if (predictedDepth < SelectiveDepth)
1652           {
1653               int preFutilityValueMargin = 0;
1654               if (predictedDepth >= OnePly)
1655                   preFutilityValueMargin = FutilityMargins[int(predictedDepth)];
1656
1657               preFutilityValueMargin += H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_from(move), move_to(move)) + 45;
1658
1659               futilityValueScaled = ss[ply].eval + preFutilityValueMargin - moveCount * IncrementalFutilityMargin;
1660
1661               if (futilityValueScaled < beta)
1662               {
1663                   if (futilityValueScaled > bestValue)
1664                       bestValue = futilityValueScaled;
1665                   continue;
1666               }
1667           }
1668       }
1669
1670       // Make and search the move
1671       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1672
1673       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1674       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1675       bool doFullDepthSearch = true;
1676
1677       if (    depth >= 3*OnePly
1678           && !dangerous
1679           && !captureOrPromotion
1680           && !move_is_castle(move)
1681           && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1682       {
1683           ss[ply].reduction = reduction(moveCount, LogLimit, BaseReduction, Gradient);
1684           if (ss[ply].reduction)
1685           {
1686               value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1687               doFullDepthSearch = (value >= beta);
1688           }
1689       }
1690
1691       if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
1692       {
1693           ss[ply].reduction = Depth(0);
1694           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1695       }
1696       pos.undo_move(move);
1697
1698       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1699
1700       // New best move?
1701       if (value > bestValue)
1702       {
1703           bestValue = value;
1704           if (value >= beta)
1705               update_pv(ss, ply);
1706
1707           if (value == value_mate_in(ply + 1))
1708               ss[ply].mateKiller = move;
1709       }
1710
1711       // Split?
1712       if (   ActiveThreads > 1
1713           && bestValue < beta
1714           && depth >= MinimumSplitDepth
1715           && Iteration <= 99
1716           && idle_thread_exists(threadID)
1717           && !AbortSearch
1718           && !thread_should_stop(threadID)
1719           && split(pos, ss, ply, &beta, &beta, &bestValue, futilityValue, //FIXME: SMP & futilityValue
1720                    depth, &moveCount, &mp, threadID, false))
1721           break;
1722     }
1723
1724     // All legal moves have been searched. A special case: If there were
1725     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1726     if (!moveCount)
1727         return excludedMove ? beta - 1 : (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1728
1729     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1730     // history counters, and killer moves.
1731     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1732         return bestValue;
1733
1734     if (bestValue < beta)
1735         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1736     else
1737     {
1738         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1739         move = ss[ply].pv[ply];
1740         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1741         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1742         {
1743             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1744             update_killers(move, ss[ply]);
1745         }
1746
1747     }
1748
1749     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1750
1751     return bestValue;
1752   }
1753
1754
1755   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1756   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1757   // less than OnePly).
1758
1759   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1760                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1761
1762     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1763     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1764     assert(depth <= 0);
1765     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1766     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1767
1768     EvalInfo ei;
1769     StateInfo st;
1770     Move ttMove, move;
1771     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1772     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1773     const TTEntry* tte = NULL;
1774     int moveCount = 0;
1775     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1776     Value oldAlpha = alpha;
1777
1778     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1779     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1780     init_node(ss, ply, threadID);
1781
1782     // After init_node() that calls poll()
1783     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1784         return Value(0);
1785
1786     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1787         return VALUE_DRAW;
1788
1789     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1790     // pruning, but only for move ordering.
1791     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1792     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1793
1794     if (!pvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1795     {
1796         assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1797
1798         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1799         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1800     }
1801
1802     isCheck = pos.is_check();
1803
1804     // Evaluate the position statically
1805     if (isCheck)
1806         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1807     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1808         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1809     else
1810         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1811
1812     if (!isCheck)
1813     {
1814         ss[ply].eval = staticValue;
1815         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1816     }
1817
1818     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1819     // at least beta.
1820     bestValue = staticValue;
1821
1822     if (bestValue >= beta)
1823     {
1824         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1825         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] == 0)
1826             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1827
1828         return bestValue;
1829     }
1830
1831     if (bestValue > alpha)
1832         alpha = bestValue;
1833
1834     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1835     bool deepChecks = depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8;
1836
1837     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1838     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1839     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1840     // and we are near beta) will be generated.
1841     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1842     CheckInfo ci(pos);
1843     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1844     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.futilityMargin[pos.side_to_move()];
1845
1846     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1847     // occurs.
1848     while (   alpha < beta
1849            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1850     {
1851       assert(move_is_ok(move));
1852
1853       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1854
1855       // Update current move
1856       moveCount++;
1857       ss[ply].currentMove = move;
1858
1859       // Futility pruning
1860       if (   enoughMaterial
1861           && !isCheck
1862           && !pvNode
1863           && !moveIsCheck
1864           &&  move != ttMove
1865           && !move_is_promotion(move)
1866           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1867       {
1868           futilityValue =  futilityBase
1869                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1870                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1871
1872           if (futilityValue < alpha)
1873           {
1874               if (futilityValue > bestValue)
1875                   bestValue = futilityValue;
1876               continue;
1877           }
1878       }
1879
1880       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1881       evasionPrunable =   isCheck
1882                        && bestValue != -VALUE_INFINITE
1883                        && !pos.move_is_capture(move)
1884                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1885                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1886
1887       // Don't search moves with negative SEE values
1888       if (   (!isCheck || evasionPrunable)
1889           &&  move != ttMove
1890           && !move_is_promotion(move)
1891           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1892           continue;
1893
1894       // Make and search the move
1895       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1896       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1897       pos.undo_move(move);
1898
1899       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1900
1901       // New best move?
1902       if (value > bestValue)
1903       {
1904           bestValue = value;
1905           if (value > alpha)
1906           {
1907               alpha = value;
1908               update_pv(ss, ply);
1909           }
1910        }
1911     }
1912
1913     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1914     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1915     if (!moveCount && pos.is_check()) // Mate!
1916         return value_mated_in(ply);
1917
1918     // Update transposition table
1919     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1920     if (bestValue <= oldAlpha)
1921     {
1922         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1923         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1924         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.futilityMargin[pos.side_to_move()] ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1925         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1926     }
1927     else if (bestValue >= beta)
1928     {
1929         move = ss[ply].pv[ply];
1930         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1931
1932         // Update killers only for good checking moves
1933         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1934             update_killers(move, ss[ply]);
1935     }
1936     else
1937         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, d, ss[ply].pv[ply]);
1938
1939     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1940
1941     return bestValue;
1942   }
1943
1944
1945   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1946   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1947   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1948   // table, done a null move search, and searched the first move before
1949   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1950   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1951   // care of after we return from the split point.
1952
1953   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1954
1955     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1956     assert(ActiveThreads > 1);
1957
1958     Position pos(*sp->pos);
1959     CheckInfo ci(pos);
1960     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1961     Value value = -VALUE_INFINITE;
1962     Move move;
1963     int moveCount;
1964     bool isCheck = pos.is_check();
1965     bool useFutilityPruning =     sp->depth < SelectiveDepth
1966                               && !isCheck;
1967
1968     const int FutilityMoveCountMargin = 3 + (1 << (3 * int(sp->depth) / 8));
1969
1970     // Precalculate reduction parameters
1971     float LogLimit, Gradient, BaseReduction = 0.5;
1972     reduction_parameters(BaseReduction, 3.0, sp->depth, LogLimit, Gradient);
1973
1974     while (    lock_grab_bool(&(sp->lock))
1975            &&  sp->bestValue < sp->beta
1976            && !thread_should_stop(threadID)
1977            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1978     {
1979       moveCount = ++sp->moves;
1980       lock_release(&(sp->lock));
1981
1982       assert(move_is_ok(move));
1983
1984       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1985       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1986
1987       ss[sp->ply].currentMove = move;
1988
1989       // Decide the new search depth
1990       bool dangerous;
1991       Depth ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1992       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1993
1994       // Prune?
1995       if (    useFutilityPruning
1996           && !dangerous
1997           && !captureOrPromotion)
1998       {
1999           // Move count based pruning
2000           if (   moveCount >= FutilityMoveCountMargin
2001               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
2002               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
2003               continue;
2004
2005           // Value based pruning
2006           Value futilityValueScaled = sp->futilityValue - moveCount * IncrementalFutilityMargin;
2007
2008           if (futilityValueScaled < sp->beta)
2009           {
2010               if (futilityValueScaled > sp->bestValue) // Less then 1% of cases
2011               {
2012                   lock_grab(&(sp->lock));
2013                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
2014                       sp->bestValue = futilityValueScaled;
2015                   lock_release(&(sp->lock));
2016               }
2017               continue;
2018           }
2019       }
2020
2021       // Make and search the move.
2022       StateInfo st;
2023       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
2024
2025       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
2026       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
2027       bool doFullDepthSearch = true;
2028
2029       if (   !dangerous
2030           && !captureOrPromotion
2031           && !move_is_castle(move)
2032           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
2033       {
2034           ss[sp->ply].reduction = reduction(moveCount, LogLimit, BaseReduction, Gradient);
2035           if (ss[sp->ply].reduction)
2036           {
2037               value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
2038               doFullDepthSearch = (value >= sp->beta);
2039           }
2040       }
2041
2042       if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
2043       {
2044           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
2045           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
2046       }
2047       pos.undo_move(move);
2048
2049       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
2050
2051       if (thread_should_stop(threadID))
2052       {
2053           lock_grab(&(sp->lock));
2054           break;
2055       }
2056
2057       // New best move?
2058       if (value > sp->bestValue) // Less then 2% of cases
2059       {
2060           lock_grab(&(sp->lock));
2061           if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
2062           {
2063               sp->bestValue = value;
2064               if (sp->bestValue >= sp->beta)
2065               {
2066                   sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
2067                   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2068                       if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
2069                           Threads[i].stop = true;
2070
2071                   sp->finished = true;
2072               }
2073           }
2074           lock_release(&(sp->lock));
2075       }
2076     }
2077
2078     /* Here we have the lock still grabbed */
2079
2080     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
2081     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
2082     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
2083         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2084             if (sp->slaves[i])
2085                 Threads[i].stop = true;
2086
2087     sp->cpus--;
2088     sp->slaves[threadID] = 0;
2089
2090     lock_release(&(sp->lock));
2091   }
2092
2093
2094   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
2095   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
2096   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
2097   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
2098   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
2099   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
2100   // after we return from the split point.
2101
2102   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
2103
2104     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2105     assert(ActiveThreads > 1);
2106
2107     Position pos(*sp->pos);
2108     CheckInfo ci(pos);
2109     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
2110     Value value = -VALUE_INFINITE;
2111     int moveCount;
2112     Move move;
2113
2114     // Precalculate reduction parameters
2115     float LogLimit, Gradient, BaseReduction = 0.5;
2116     reduction_parameters(BaseReduction, 6.0, sp->depth, LogLimit, Gradient);
2117
2118     while (    lock_grab_bool(&(sp->lock))
2119            &&  sp->alpha < sp->beta
2120            && !thread_should_stop(threadID)
2121            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
2122     {
2123       moveCount = ++sp->moves;
2124       lock_release(&(sp->lock));
2125
2126       assert(move_is_ok(move));
2127
2128       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
2129       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
2130
2131       ss[sp->ply].currentMove = move;
2132
2133       // Decide the new search depth
2134       bool dangerous;
2135       Depth ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
2136       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
2137
2138       // Make and search the move.
2139       StateInfo st;
2140       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
2141
2142       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
2143       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
2144       bool doFullDepthSearch = true;
2145
2146       if (   !dangerous
2147           && !captureOrPromotion
2148           && !move_is_castle(move)
2149           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
2150       {
2151           ss[sp->ply].reduction = reduction(moveCount, LogLimit, BaseReduction, Gradient);
2152           if (ss[sp->ply].reduction)
2153           {
2154               Value localAlpha = sp->alpha;
2155               value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
2156               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
2157           }
2158       }
2159
2160       if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
2161       {
2162           Value localAlpha = sp->alpha;
2163           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
2164           value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
2165
2166           if (value > localAlpha && value < sp->beta)
2167           {
2168               // When the search fails high at ply 1 while searching the first
2169               // move at the root, set the flag failHighPly1. This is used for
2170               // time managment: We don't want to stop the search early in
2171               // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
2172               // result in a big drop in score at the root.
2173               if (sp->ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
2174                   Threads[threadID].failHighPly1 = true;
2175
2176               // If another thread has failed high then sp->alpha has been increased
2177               // to be higher or equal then beta, if so, avoid to start a PV search.
2178               localAlpha = sp->alpha;
2179               if (localAlpha < sp->beta)
2180                   value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
2181               else
2182                   assert(thread_should_stop(threadID));
2183
2184               Threads[threadID].failHighPly1 = false;
2185         }
2186       }
2187       pos.undo_move(move);
2188
2189       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
2190
2191       if (thread_should_stop(threadID))
2192       {
2193           lock_grab(&(sp->lock));
2194           break;
2195       }
2196
2197       // New best move?
2198       if (value > sp->bestValue) // Less then 2% of cases
2199       {
2200           lock_grab(&(sp->lock));
2201           if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
2202           {
2203               sp->bestValue = value;
2204               if (value > sp->alpha)
2205               {
2206                   // Ask threads to stop before to modify sp->alpha
2207                   if (value >= sp->beta)
2208                   {
2209                       for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2210                           if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
2211                               Threads[i].stop = true;
2212
2213                       sp->finished = true;
2214                   }
2215
2216                   sp->alpha = value;
2217
2218                   sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
2219                   if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
2220                       ss[sp->ply].mateKiller = move;
2221               }
2222               // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
2223               // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
2224               // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
2225               if (   sp->ply == 1
2226                      && Iteration >= 2
2227                      && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
2228                   Problem = true;
2229           }
2230           lock_release(&(sp->lock));
2231       }
2232     }
2233
2234     /* Here we have the lock still grabbed */
2235
2236     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
2237     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
2238     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
2239         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2240             if (sp->slaves[i])
2241                 Threads[i].stop = true;
2242
2243     sp->cpus--;
2244     sp->slaves[threadID] = 0;
2245
2246     lock_release(&(sp->lock));
2247   }
2248
2249   /// The BetaCounterType class
2250
2251   BetaCounterType::BetaCounterType() { clear(); }
2252
2253   void BetaCounterType::clear() {
2254
2255     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2256         Threads[i].betaCutOffs[WHITE] = Threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2257   }
2258
2259   void BetaCounterType::add(Color us, Depth d, int threadID) {
2260
2261     // Weighted count based on depth
2262     Threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d);
2263   }
2264
2265   void BetaCounterType::read(Color us, int64_t& our, int64_t& their) {
2266
2267     our = their = 0UL;
2268     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2269     {
2270         our += Threads[i].betaCutOffs[us];
2271         their += Threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2272     }
2273   }
2274
2275
2276   /// The RootMoveList class
2277
2278   // RootMoveList c'tor
2279
2280   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2281
2282     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2283     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2284     StateInfo st;
2285     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2286
2287     // Generate all legal moves
2288     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2289
2290     // Add each move to the moves[] array
2291     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2292     {
2293         bool includeMove = includeAllMoves;
2294
2295         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2296             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2297
2298         if (!includeMove)
2299             continue;
2300
2301         // Find a quick score for the move
2302         init_ss_array(ss);
2303         pos.do_move(cur->move, st);
2304         moves[count].move = cur->move;
2305         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
2306         moves[count].pv[0] = cur->move;
2307         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2308         pos.undo_move(cur->move);
2309         count++;
2310     }
2311     sort();
2312   }
2313
2314
2315   // RootMoveList simple methods definitions
2316
2317   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2318
2319     moves[moveNum].nodes = nodes;
2320     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2321   }
2322
2323   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2324
2325     moves[moveNum].ourBeta = our;
2326     moves[moveNum].theirBeta = their;
2327   }
2328
2329   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2330
2331     int j;
2332
2333     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2334         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2335
2336     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2337   }
2338
2339
2340   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2341   // iteration.
2342
2343   void RootMoveList::sort() {
2344
2345     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2346   }
2347
2348
2349   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2350   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2351   // correctly in MultiPV mode.
2352
2353   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2354
2355     int i,j;
2356
2357     for (i = 1; i <= n; i++)
2358     {
2359         RootMove rm = moves[i];
2360         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2361             moves[j] = moves[j - 1];
2362
2363         moves[j] = rm;
2364     }
2365   }
2366
2367
2368   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2369   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the
2370   // search stack object corresponding to the current node. Once every
2371   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2372   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2373
2374   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2375
2376     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2377     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2378
2379     Threads[threadID].nodes++;
2380
2381     if (threadID == 0)
2382     {
2383         NodesSincePoll++;
2384         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
2385         {
2386             poll();
2387             NodesSincePoll = 0;
2388         }
2389     }
2390     ss[ply].init(ply);
2391     ss[ply + 2].initKillers();
2392
2393     if (Threads[threadID].printCurrentLine)
2394         print_current_line(ss, ply, threadID);
2395   }
2396
2397
2398   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
2399   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
2400   // current node.
2401
2402   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2403
2404     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2405
2406     int p;
2407
2408     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2409
2410     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2411         ss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2412
2413     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2414   }
2415
2416
2417   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
2418   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2419   // the PV at the parent node.
2420
2421   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
2422
2423     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2424
2425     int p;
2426
2427     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2428
2429     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2430         ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2431
2432     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2433   }
2434
2435
2436   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2437   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2438   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
2439   // to be the move that was made to reach the current position, while the
2440   // second move is assumed to be a move from the current position.
2441
2442   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
2443
2444     Square f1, t1, f2, t2;
2445     Piece p;
2446
2447     assert(move_is_ok(m1));
2448     assert(move_is_ok(m2));
2449
2450     if (m2 == MOVE_NONE)
2451         return false;
2452
2453     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
2454     f2 = move_from(m2);
2455     t1 = move_to(m1);
2456     if (f2 == t1)
2457         return true;
2458
2459     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
2460     t2 = move_to(m2);
2461     f1 = move_from(m1);
2462     if (t2 == f1)
2463         return true;
2464
2465     // Case 3: Moving through the vacated square
2466     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
2467         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2468       return true;
2469
2470     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
2471     p = pos.piece_on(t1);
2472     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
2473         return true;
2474
2475     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
2476     if (    piece_is_slider(p)
2477         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
2478         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
2479     {
2480         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
2481         // move is the opposite of the checking piece.
2482         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
2483         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
2484
2485         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
2486             return true;
2487     }
2488     return false;
2489   }
2490
2491
2492   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2493   // eventually compensated for the ply.
2494
2495   bool value_is_mate(Value value) {
2496
2497     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2498
2499     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2500           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2501   }
2502
2503
2504   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2505   // killer moves of that ply.
2506
2507   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2508
2509       const Move* k = ss.killers;
2510       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2511           if (*k == m)
2512               return true;
2513
2514       return false;
2515   }
2516
2517
2518   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2519   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
2520   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2521   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2522   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2523   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2524
2525   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool captureOrPromotion,
2526                   bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2527
2528     assert(m != MOVE_NONE);
2529
2530     Depth result = Depth(0);
2531     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
2532
2533     if (*dangerous)
2534     {
2535         if (moveIsCheck)
2536             result += CheckExtension[pvNode];
2537
2538         if (singleEvasion)
2539             result += SingleEvasionExtension[pvNode];
2540
2541         if (mateThreat)
2542             result += MateThreatExtension[pvNode];
2543     }
2544
2545     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2546     {
2547         Color c = pos.side_to_move();
2548         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2549         {
2550             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2551             *dangerous = true;
2552         }
2553         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2554         {
2555             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2556             *dangerous = true;
2557         }
2558     }
2559
2560     if (   captureOrPromotion
2561         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2562         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2563             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2564         && !move_is_promotion(m)
2565         && !move_is_ep(m))
2566     {
2567         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2568         *dangerous = true;
2569     }
2570
2571     if (   pvNode
2572         && captureOrPromotion
2573         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2574         && pos.see_sign(m) >= 0)
2575     {
2576         result += OnePly/2;
2577         *dangerous = true;
2578     }
2579
2580     return Min(result, OnePly);
2581   }
2582
2583
2584   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2585   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
2586   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2587   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
2588   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
2589   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2590   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2591
2592   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2593
2594     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2595   }
2596
2597
2598   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
2599   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2600   // candidates for pruning.
2601
2602   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2603
2604     assert(move_is_ok(m));
2605     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2606     assert(!pos.move_is_check(m));
2607     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2608     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2609
2610     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2611
2612     // Prune if there isn't any threat move
2613     if (threat == MOVE_NONE)
2614         return true;
2615
2616     mfrom = move_from(m);
2617     mto = move_to(m);
2618     tfrom = move_from(threat);
2619     tto = move_to(threat);
2620
2621     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2622     if (mfrom == tto)
2623         return false;
2624
2625     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2626     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2627     if (   pos.move_is_capture(threat)
2628         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2629             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2630         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2631         return false;
2632
2633     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2634     // prune safe moves which block its ray.
2635     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2636         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2637         && pos.see_sign(m) >= 0)
2638         return false;
2639
2640     return true;
2641   }
2642
2643
2644   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2645   // can be used at a given point in search.
2646
2647   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2648
2649     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2650
2651     return   (   tte->depth() >= depth
2652               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2653               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2654
2655           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2656               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2657   }
2658
2659
2660   // refine_eval() returns the transposition table score if
2661   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2662
2663   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2664
2665       if (!tte)
2666           return defaultEval;
2667
2668       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2669
2670       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2671           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2672           return v;
2673
2674       return defaultEval;
2675   }
2676
2677
2678   // reduction_parameters() precalculates some parameters used later by reduction. Becasue
2679   // floating point operations are involved we try to recalculate reduction at each move, but
2680   // we do the most consuming computation only once per node.
2681
2682   void reduction_parameters(float baseReduction, float reductionInhibitor, Depth depth, float& logLimit, float& gradient)
2683   {
2684       // Precalculate some parameters to avoid to calculate the following formula for each move:
2685       //
2686       //    red = baseReduction + ln(moveCount) * ln(depth / 2) / reductionInhibitor;
2687       //
2688       logLimit = depth  > OnePly ? (1 - baseReduction) * reductionInhibitor / ln(depth / 2) : 1000;
2689       gradient = depth  > OnePly ? ln(depth / 2) / reductionInhibitor : 0;
2690   }
2691
2692
2693   // reduction() returns reduction in plies based on moveCount and depth.
2694   // Reduction is always at least one ply.
2695
2696   Depth reduction(int moveCount, float logLimit, float baseReduction, float gradient) {
2697
2698     if (ln(moveCount) < logLimit)
2699         return Depth(0);
2700
2701     float red = baseReduction + ln(moveCount) * gradient;
2702     return Depth(int(floor(red * int(OnePly))));
2703   }
2704
2705
2706   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2707   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2708
2709   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2710                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2711
2712     Move m;
2713
2714     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2715
2716     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2717     {
2718         m = movesSearched[i];
2719
2720         assert(m != move);
2721
2722         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2723             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2724     }
2725   }
2726
2727
2728   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2729   // among the killer moves of that ply.
2730
2731   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2732
2733     if (m == ss.killers[0])
2734         return;
2735
2736     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2737         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2738
2739     ss.killers[0] = m;
2740   }
2741
2742
2743   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2744   // the static position evaluation before and after the move.
2745
2746   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2747
2748     if (   m != MOVE_NULL
2749         && before != VALUE_NONE
2750         && after != VALUE_NONE
2751         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2752         && !move_is_castle(m)
2753         && !move_is_promotion(m))
2754         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_from(m), move_to(m), -(before + after));
2755   }
2756
2757
2758   // fail_high_ply_1() checks if some thread is currently resolving a fail
2759   // high at ply 1 at the node below the first root node.  This information
2760   // is used for time management.
2761
2762   bool fail_high_ply_1() {
2763
2764     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2765         if (Threads[i].failHighPly1)
2766             return true;
2767
2768     return false;
2769   }
2770
2771
2772   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2773   // since the beginning of the current search.
2774
2775   int current_search_time() {
2776
2777     return get_system_time() - SearchStartTime;
2778   }
2779
2780
2781   // nps() computes the current nodes/second count.
2782
2783   int nps() {
2784
2785     int t = current_search_time();
2786     return (t > 0 ? int((nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2787   }
2788
2789
2790   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2791   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2792   // search.
2793
2794   void poll() {
2795
2796     static int lastInfoTime;
2797     int t = current_search_time();
2798
2799     //  Poll for input
2800     if (Bioskey())
2801     {
2802         // We are line oriented, don't read single chars
2803         std::string command;
2804
2805         if (!std::getline(std::cin, command))
2806             command = "quit";
2807
2808         if (command == "quit")
2809         {
2810             AbortSearch = true;
2811             PonderSearch = false;
2812             Quit = true;
2813             return;
2814         }
2815         else if (command == "stop")
2816         {
2817             AbortSearch = true;
2818             PonderSearch = false;
2819         }
2820         else if (command == "ponderhit")
2821             ponderhit();
2822     }
2823
2824     // Print search information
2825     if (t < 1000)
2826         lastInfoTime = 0;
2827
2828     else if (lastInfoTime > t)
2829         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2830         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2831         lastInfoTime = 0;
2832
2833     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2834     {
2835         lastInfoTime = t;
2836         lock_grab(&IOLock);
2837
2838         if (dbg_show_mean)
2839             dbg_print_mean();
2840
2841         if (dbg_show_hit_rate)
2842             dbg_print_hit_rate();
2843
2844         cout << "info nodes " << nodes_searched() << " nps " << nps()
2845              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2846
2847         lock_release(&IOLock);
2848
2849         if (ShowCurrentLine)
2850             Threads[0].printCurrentLine = true;
2851     }
2852
2853     // Should we stop the search?
2854     if (PonderSearch)
2855         return;
2856
2857     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2858                            && !FailLow
2859                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2860
2861     bool noProblemFound =   !FailHigh
2862                          && !FailLow
2863                          && !fail_high_ply_1()
2864                          && !Problem
2865                          &&  t > 6 * (MaxSearchTime + ExtraSearchTime);
2866
2867     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2868                      || stillAtFirstMove //FIXME: We are not checking any problem flags, BUG?
2869                      || noProblemFound;
2870
2871     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2872         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2873         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && nodes_searched() >= MaxNodes))
2874         AbortSearch = true;
2875   }
2876
2877
2878   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2879   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2880   // it correctly predicted the opponent's move.
2881
2882   void ponderhit() {
2883
2884     int t = current_search_time();
2885     PonderSearch = false;
2886
2887     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2888                            && !FailLow
2889                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2890
2891     bool noProblemFound =   !FailHigh
2892                          && !FailLow
2893                          && !fail_high_ply_1()
2894                          && !Problem
2895                          &&  t > 6 * (MaxSearchTime + ExtraSearchTime);
2896
2897     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2898                      || stillAtFirstMove
2899                      || noProblemFound;
2900
2901     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2902         AbortSearch = true;
2903   }
2904
2905
2906   // print_current_line() prints the current line of search for a given
2907   // thread. Called when the UCI option UCI_ShowCurrLine is 'true'.
2908
2909   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2910
2911     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2912     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2913
2914     if (!Threads[threadID].idle)
2915     {
2916         lock_grab(&IOLock);
2917         cout << "info currline " << (threadID + 1);
2918         for (int p = 0; p < ply; p++)
2919             cout << " " << ss[p].currentMove;
2920
2921         cout << endl;
2922         lock_release(&IOLock);
2923     }
2924     Threads[threadID].printCurrentLine = false;
2925     if (threadID + 1 < ActiveThreads)
2926         Threads[threadID + 1].printCurrentLine = true;
2927   }
2928
2929
2930   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2931
2932   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2933
2934     for (int i = 0; i < 3; i++)
2935     {
2936         ss[i].init(i);
2937         ss[i].initKillers();
2938     }
2939   }
2940
2941
2942   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2943   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2944   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2945   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2946   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2947   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2948
2949   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2950
2951     std::string command;
2952
2953     while (true)
2954     {
2955         if (!std::getline(std::cin, command))
2956             command = "quit";
2957
2958         if (command == "quit")
2959         {
2960             Quit = true;
2961             break;
2962         }
2963         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2964             break;
2965     }
2966   }
2967
2968
2969   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2970   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2971   // object for which the current thread is the master.
2972
2973   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp) {
2974
2975     assert(threadID >= 0 && threadID < THREAD_MAX);
2976
2977     Threads[threadID].running = true;
2978
2979     while (true)
2980     {
2981         if (AllThreadsShouldExit && threadID != 0)
2982             break;
2983
2984         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2985         // instead of wasting CPU time polling for work.
2986         while (threadID != 0 && (Idle || threadID >= ActiveThreads))
2987         {
2988
2989 #if !defined(_MSC_VER)
2990             pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2991             if (Idle || threadID >= ActiveThreads)
2992                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2993
2994             pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2995 #else
2996             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2997 #endif
2998         }
2999
3000       // If this thread has been assigned work, launch a search
3001       if (Threads[threadID].workIsWaiting)
3002       {
3003           assert(!Threads[threadID].idle);
3004
3005           Threads[threadID].workIsWaiting = false;
3006           if (Threads[threadID].splitPoint->pvNode)
3007               sp_search_pv(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
3008           else
3009               sp_search(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
3010
3011           Threads[threadID].idle = true;
3012       }
3013
3014       // If this thread is the master of a split point and all threads have
3015       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
3016       if (waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
3017           return;
3018     }
3019
3020     Threads[threadID].running = false;
3021   }
3022
3023
3024   // init_split_point_stack() is called during program initialization, and
3025   // initializes all split point objects.
3026
3027   void init_split_point_stack() {
3028
3029     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
3030         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
3031         {
3032             SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
3033             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
3034         }
3035   }
3036
3037
3038   // destroy_split_point_stack() is called when the program exits, and
3039   // destroys all locks in the precomputed split point objects.
3040
3041   void destroy_split_point_stack() {
3042
3043     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
3044         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
3045             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
3046   }
3047
3048
3049   // thread_should_stop() checks whether the thread with a given threadID has
3050   // been asked to stop, directly or indirectly. This can happen if a beta
3051   // cutoff has occurred in the thread's currently active split point, or in
3052   // some ancestor of the current split point.
3053
3054   bool thread_should_stop(int threadID) {
3055
3056     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
3057
3058     SplitPoint* sp;
3059
3060     if (Threads[threadID].stop)
3061         return true;
3062     if (ActiveThreads <= 2)
3063         return false;
3064     for (sp = Threads[threadID].splitPoint; sp != NULL; sp = sp->parent)
3065         if (sp->finished)
3066         {
3067             Threads[threadID].stop = true;
3068             return true;
3069         }
3070     return false;
3071   }
3072
3073
3074   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
3075   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
3076   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
3077   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
3078   // some active split point, it is only available as a slave to the other
3079   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
3080   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
3081
3082   bool thread_is_available(int slave, int master) {
3083
3084     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
3085     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
3086     assert(ActiveThreads > 1);
3087
3088     if (!Threads[slave].idle || slave == master)
3089         return false;
3090
3091     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
3092     int localActiveSplitPoints = Threads[slave].activeSplitPoints;
3093
3094     if (localActiveSplitPoints == 0)
3095         // No active split points means that the thread is available as
3096         // a slave for any other thread.
3097         return true;
3098
3099     if (ActiveThreads == 2)
3100         return true;
3101
3102     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
3103     // that is known to be > 0, instead of Threads[slave].activeSplitPoints that
3104     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
3105     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
3106         return true;
3107
3108     return false;
3109   }
3110
3111
3112   // idle_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
3113   // a slave for the thread with threadID "master".
3114
3115   bool idle_thread_exists(int master) {
3116
3117     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
3118     assert(ActiveThreads > 1);
3119
3120     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
3121         if (thread_is_available(i, master))
3122             return true;
3123
3124     return false;
3125   }
3126
3127
3128   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
3129   // several threads at PV nodes. If it does not succeed in splitting the
3130   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
3131   // split point objects), the function immediately returns false. If
3132   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
3133   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
3134   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
3135   // helper threads that they have been assigned work. This will cause them
3136   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv(). When all
3137   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
3138   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
3139
3140   bool split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
3141              Value* alpha, Value* beta, Value* bestValue, const Value futilityValue,
3142              Depth depth, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
3143
3144     assert(p.is_ok());
3145     assert(sstck != NULL);
3146     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
3147     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE && *bestValue <= *alpha);
3148     assert(!pvNode || *alpha < *beta);
3149     assert(*beta <= VALUE_INFINITE);
3150     assert(depth > Depth(0));
3151     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
3152     assert(ActiveThreads > 1);
3153
3154     SplitPoint* splitPoint;
3155
3156     lock_grab(&MPLock);
3157
3158     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
3159     // active split points, don't split.
3160     if (   !idle_thread_exists(master)
3161         || Threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
3162     {
3163         lock_release(&MPLock);
3164         return false;
3165     }
3166
3167     // Pick the next available split point object from the split point stack
3168     splitPoint = SplitPointStack[master] + Threads[master].activeSplitPoints;
3169     Threads[master].activeSplitPoints++;
3170
3171     // Initialize the split point object
3172     splitPoint->parent = Threads[master].splitPoint;
3173     splitPoint->finished = false;
3174     splitPoint->ply = ply;
3175     splitPoint->depth = depth;
3176     splitPoint->alpha = pvNode ? *alpha : (*beta - 1);
3177     splitPoint->beta = *beta;
3178     splitPoint->pvNode = pvNode;
3179     splitPoint->bestValue = *bestValue;
3180     splitPoint->futilityValue = futilityValue;
3181     splitPoint->master = master;
3182     splitPoint->mp = mp;
3183     splitPoint->moves = *moves;
3184     splitPoint->cpus = 1;
3185     splitPoint->pos = &p;
3186     splitPoint->parentSstack = sstck;
3187     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
3188         splitPoint->slaves[i] = 0;
3189
3190     Threads[master].idle = false;
3191     Threads[master].stop = false;
3192     Threads[master].splitPoint = splitPoint;
3193
3194     // Allocate available threads setting idle flag to false
3195     for (int i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
3196         if (thread_is_available(i, master))
3197         {
3198             Threads[i].idle = false;
3199             Threads[i].stop = false;
3200             Threads[i].splitPoint = splitPoint;
3201             splitPoint->slaves[i] = 1;
3202             splitPoint->cpus++;
3203         }
3204
3205     assert(splitPoint->cpus > 1);
3206
3207     // We can release the lock because master and slave threads are already booked
3208     lock_release(&MPLock);
3209
3210     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
3211     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
3212     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
3213         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
3214         {
3215             memcpy(splitPoint->sstack[i] + ply - 1, sstck + ply - 1, 3 * sizeof(SearchStack));
3216             Threads[i].workIsWaiting = true; // This makes the slave to exit from idle_loop()
3217         }
3218
3219     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
3220     // which it will instantly launch a search, because its workIsWaiting
3221     // slot is 'true'.  We send the split point as a second parameter to the
3222     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
3223     // loop when all threads have finished their work at this split point
3224     // (i.e. when splitPoint->cpus == 0).
3225     idle_loop(master, splitPoint);
3226
3227     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
3228     // finished. Update alpha, beta and bestValue, and return.
3229     lock_grab(&MPLock);
3230
3231     if (pvNode)
3232         *alpha = splitPoint->alpha;
3233
3234     *beta = splitPoint->beta;
3235     *bestValue = splitPoint->bestValue;
3236     Threads[master].stop = false;
3237     Threads[master].idle = false;
3238     Threads[master].activeSplitPoints--;
3239     Threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
3240
3241     lock_release(&MPLock);
3242     return true;
3243   }
3244
3245
3246   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
3247   // to start a new search from the root.
3248
3249   void wake_sleeping_threads() {
3250
3251     if (ActiveThreads > 1)
3252     {
3253         for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
3254         {
3255             Threads[i].idle = true;
3256             Threads[i].workIsWaiting = false;
3257         }
3258
3259 #if !defined(_MSC_VER)
3260       pthread_mutex_lock(&WaitLock);
3261       pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
3262       pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
3263 #else
3264       for (int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
3265           SetEvent(SitIdleEvent[i]);
3266 #endif
3267     }
3268   }
3269
3270
3271   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
3272   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
3273   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
3274   // threads and one for Windows threads.
3275
3276 #if !defined(_MSC_VER)
3277
3278   void* init_thread(void *threadID) {
3279
3280     idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
3281     return NULL;
3282   }
3283
3284 #else
3285
3286   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
3287
3288     idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
3289     return NULL;
3290   }
3291
3292 #endif
3293
3294 }