search_pv: spaces inflate
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Glaurung, a UCI chess playing engine.
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad
4
5   Glaurung is free software: you can redistribute it and/or modify
6   it under the terms of the GNU General Public License as published by
7   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
8   (at your option) any later version.
9
10   Glaurung is distributed in the hope that it will be useful,
11   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13   GNU General Public License for more details.
14
15   You should have received a copy of the GNU General Public License
16   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
17 */
18
19
20 ////
21 //// Includes
22 ////
23
24 #include <cassert>
25 #include <cstdio>
26 #include <fstream>
27 #include <iostream>
28 #include <sstream>
29
30 #include "book.h"
31 #include "evaluate.h"
32 #include "history.h"
33 #include "misc.h"
34 #include "movepick.h"
35 #include "san.h"
36 #include "search.h"
37 #include "thread.h"
38 #include "tt.h"
39 #include "ucioption.h"
40
41
42 ////
43 //// Local definitions
44 ////
45
46 namespace {
47
48   /// Types
49
50   // The RootMove class is used for moves at the root at the tree.  For each
51   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
52   // in the case of moves which fail low).
53
54   struct RootMove {
55
56     RootMove();
57     bool operator<(const RootMove&); // used to sort
58
59     Move move;
60     Value score;
61     int64_t nodes, cumulativeNodes;
62     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
63   };
64
65
66   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
67   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
68
69   class RootMoveList {
70
71   public:
72     RootMoveList(Position &pos, Move searchMoves[]);
73     Move get_move(int moveNum) const;
74     Value get_move_score(int moveNum) const;
75     void set_move_score(int moveNum, Value score);
76     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
77     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
78     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const;
79     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const;
80     int move_count() const;
81     Move scan_for_easy_move() const;
82     void sort();
83     void sort_multipv(int n);
84
85   private:
86     static const int MaxRootMoves = 500;
87     RootMove moves[MaxRootMoves];
88     int count;
89   };
90
91
92   /// Constants and variables
93
94   // Minimum number of full depth (i.e. non-reduced) moves at PV and non-PV
95   // nodes:
96   int LMRPVMoves = 15;
97   int LMRNonPVMoves = 4;
98
99   // Depth limit for use of dynamic threat detection:
100   Depth ThreatDepth = 5*OnePly;
101
102   // Depth limit for selective search:
103   Depth SelectiveDepth = 7*OnePly;
104
105   // Use internal iterative deepening?
106   const bool UseIIDAtPVNodes = true;
107   const bool UseIIDAtNonPVNodes = false;
108
109   // Internal iterative deepening margin.  At Non-PV moves, when
110   // UseIIDAtNonPVNodes is true, we do an internal iterative deepening search
111   // when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
112   const Value IIDMargin = Value(0x100);
113
114   // Use easy moves?
115   const bool UseEasyMove = true;
116
117   // Easy move margin.  An easy move candidate must be at least this much
118   // better than the second best move.
119   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
120
121   // Problem margin.  If the score of the first move at iteration N+1 has
122   // dropped by more than this since iteration N, the boolean variable
123   // "Problem" is set to true, which will make the program spend some extra
124   // time looking for a better move.
125   const Value ProblemMargin = Value(0x28);
126
127   // No problem margin.  If the boolean "Problem" is true, and a new move
128   // is found at the root which is less than NoProblemMargin worse than the
129   // best move from the previous iteration, Problem is set back to false.
130   const Value NoProblemMargin = Value(0x14);
131
132   // Null move margin.  A null move search will not be done if the approximate
133   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
134   const Value NullMoveMargin = Value(0x300);
135
136   // Pruning criterions.  See the code and comments in ok_to_prune() to
137   // understand their precise meaning.
138   const bool PruneEscapeMoves = false;
139   const bool PruneDefendingMoves = false;
140   const bool PruneBlockingMoves = false;
141
142   // Use futility pruning?
143   bool UseQSearchFutilityPruning = true;
144   bool UseFutilityPruning = true;
145
146   // Margins for futility pruning in the quiescence search, at frontier
147   // nodes, and at pre-frontier nodes:
148   Value FutilityMargin0 = Value(0x80);
149   Value FutilityMargin1 = Value(0x100);
150   Value FutilityMargin2 = Value(0x300);
151
152   // Razoring
153   Depth RazorDepth = 4*OnePly;
154   Value RazorMargin = Value(0x300);
155
156   // Extensions.  Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
157   Depth CheckExtension[2] = {OnePly, OnePly};
158   Depth SingleReplyExtension[2] = {OnePly / 2, OnePly / 2};
159   Depth PawnPushTo7thExtension[2] = {OnePly / 2, OnePly / 2};
160   Depth PassedPawnExtension[2] = {Depth(0), Depth(0)};
161   Depth PawnEndgameExtension[2] = {OnePly, OnePly};
162   Depth MateThreatExtension[2] = {Depth(0), Depth(0)};
163
164   // Search depth at iteration 1:
165   const Depth InitialDepth = OnePly /*+ OnePly/2*/;
166
167   // Node counters
168   int NodesSincePoll;
169   int NodesBetweenPolls = 30000;
170
171   // Iteration counter:
172   int Iteration;
173
174   // Scores and number of times the best move changed for each iteration:
175   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
176   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
177
178   // MultiPV mode:
179   int MultiPV = 1;
180
181   // Time managment variables
182   int SearchStartTime;
183   int MaxNodes, MaxDepth;
184   int MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime;
185   Move BestRootMove, PonderMove, EasyMove;
186   int RootMoveNumber;
187   bool InfiniteSearch;
188   bool PonderSearch;
189   bool StopOnPonderhit;
190   bool AbortSearch;
191   bool Quit;
192   bool FailHigh;
193   bool Problem;
194   bool PonderingEnabled;
195   int ExactMaxTime;
196
197   // Show current line?
198   bool ShowCurrentLine = false;
199
200   // Log file
201   bool UseLogFile = false;
202   std::ofstream LogFile;
203
204   // MP related variables
205   Depth MinimumSplitDepth = 4*OnePly;
206   int MaxThreadsPerSplitPoint = 4;
207   Thread Threads[THREAD_MAX];
208   Lock MPLock;
209   bool AllThreadsShouldExit = false;
210   const int MaxActiveSplitPoints = 8;
211   SplitPoint SplitPointStack[THREAD_MAX][MaxActiveSplitPoints];
212   bool Idle = true;
213
214 #if !defined(_MSC_VER)
215   pthread_cond_t WaitCond;
216   pthread_mutex_t WaitLock;
217 #else
218   HANDLE SitIdleEvent[THREAD_MAX];
219 #endif
220
221
222   /// Functions
223
224   void id_loop(const Position &pos, Move searchMoves[]);
225   Value root_search(Position &pos, SearchStack ss[], RootMoveList &rml);
226   Value search_pv(Position &pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
227                   Depth depth, int ply, int threadID);
228   Value search(Position &pos, SearchStack ss[], Value beta,
229                Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID);
230   Value qsearch(Position &pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
231                 Depth depth, int ply, int threadID);
232   void sp_search(SplitPoint *sp, int threadID);
233   void sp_search_pv(SplitPoint *sp, int threadID);
234   void init_search_stack(SearchStack ss[]);
235   void init_node(const Position &pos, SearchStack ss[], int ply, int threadID);
236   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
237   void sp_update_pv(SearchStack *pss, SearchStack ss[], int ply);
238   bool connected_moves(const Position &pos, Move m1, Move m2);
239   Depth extension(const Position &pos, Move m, bool pvNode, bool check,
240                   bool singleReply, bool mateThreat);
241   bool ok_to_do_nullmove(const Position &pos);
242   bool ok_to_prune(const Position &pos, Move m, Move threat, Depth d);
243   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
244
245   bool fail_high_ply_1();
246   int current_search_time();
247   int nps();
248   void poll();
249   void ponderhit();
250   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
251   void wait_for_stop_or_ponderhit();
252
253   void idle_loop(int threadID, SplitPoint *waitSp);
254   void init_split_point_stack();
255   void destroy_split_point_stack();
256   bool thread_should_stop(int threadID);
257   bool thread_is_available(int slave, int master);
258   bool idle_thread_exists(int master);
259   bool split(const Position &pos, SearchStack *ss, int ply,
260              Value *alpha, Value *beta, Value *bestValue, Depth depth,
261              int *moves, MovePicker *mp, Bitboard dcCandidates, int master,
262              bool pvNode);
263   void wake_sleeping_threads();
264
265 #if !defined(_MSC_VER)
266   void *init_thread(void *threadID);
267 #else
268   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
269 #endif
270
271 }
272
273
274 ////
275 //// Global variables
276 ////
277
278 // The main transposition table
279 TranspositionTable TT = TranspositionTable(TTDefaultSize);
280
281
282 // Number of active threads:
283 int ActiveThreads = 1;
284
285 // Locks.  In principle, there is no need for IOLock to be a global variable,
286 // but it could turn out to be useful for debugging.
287 Lock IOLock;
288
289 History H;  // Should be made local?
290
291
292 ////
293 //// Functions
294 ////
295
296 /// think() is the external interface to Glaurung's search, and is called when
297 /// the program receives the UCI 'go' command.  It initializes various
298 /// search-related global variables, and calls root_search()
299
300 void think(const Position &pos, bool infinite, bool ponder, int time,
301            int increment, int movesToGo, int maxDepth, int maxNodes,
302            int maxTime, Move searchMoves[]) {
303
304   // Look for a book move:
305   if(!infinite && !ponder && get_option_value_bool("OwnBook")) {
306     Move bookMove;
307     if(get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name()) {
308       OpeningBook.close();
309       OpeningBook.open("book.bin");
310     }
311     bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
312     if(bookMove != MOVE_NONE) {
313       std::cout << "bestmove " << bookMove << std::endl;
314       return;
315     }
316   }
317
318   // Initialize global search variables:
319   Idle = false;
320   SearchStartTime = get_system_time();
321   BestRootMove = MOVE_NONE;
322   PonderMove = MOVE_NONE;
323   EasyMove = MOVE_NONE;
324   for(int i = 0; i < THREAD_MAX; i++) {
325     Threads[i].nodes = 0ULL;
326     Threads[i].failHighPly1 = false;
327   }
328   NodesSincePoll = 0;
329   InfiniteSearch = infinite;
330   PonderSearch = ponder;
331   StopOnPonderhit = false;
332   AbortSearch = false;
333   Quit = false;
334   FailHigh = false;
335   Problem = false;
336   ExactMaxTime = maxTime;
337
338   // Read UCI option values:
339   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
340   if(button_was_pressed("Clear Hash"))
341     TT.clear();
342   PonderingEnabled = get_option_value_int("Ponder");
343   MultiPV = get_option_value_int("MultiPV");
344
345   CheckExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
346   CheckExtension[0] =
347     Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
348   SingleReplyExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Reply Extension (PV nodes)"));
349   SingleReplyExtension[0] =
350     Depth(get_option_value_int("Single Reply Extension (non-PV nodes)"));
351   PawnPushTo7thExtension[1] =
352     Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
353   PawnPushTo7thExtension[0] =
354     Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
355   PassedPawnExtension[1] =
356     Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
357   PassedPawnExtension[0] =
358     Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
359   PawnEndgameExtension[1] =
360     Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
361   PawnEndgameExtension[0] =
362     Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
363   MateThreatExtension[1] =
364     Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
365   MateThreatExtension[0] =
366     Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
367
368   LMRPVMoves = get_option_value_int("Full Depth Moves (PV nodes)") + 1;
369   LMRNonPVMoves = get_option_value_int("Full Depth Moves (non-PV nodes)") + 1;
370   ThreatDepth = get_option_value_int("Threat Depth") * OnePly;
371   SelectiveDepth = get_option_value_int("Selective Plies") * OnePly;
372
373   Chess960 = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
374   ShowCurrentLine = get_option_value_bool("UCI_ShowCurrLine");
375   UseLogFile = get_option_value_bool("Use Search Log");
376   if(UseLogFile)
377     LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(),
378                  std::ios::out | std::ios::app);
379
380   UseQSearchFutilityPruning =
381     get_option_value_bool("Futility Pruning (Quiescence Search)");
382   UseFutilityPruning =
383     get_option_value_bool("Futility Pruning (Main Search)");
384
385   FutilityMargin0 =
386     value_from_centipawns(get_option_value_int("Futility Margin 0"));
387   FutilityMargin1 =
388     value_from_centipawns(get_option_value_int("Futility Margin 1"));
389   FutilityMargin2 =
390     value_from_centipawns(get_option_value_int("Futility Margin 2"));
391
392   RazorDepth = (get_option_value_int("Maximum Razoring Depth") + 1) * OnePly;
393   RazorMargin = value_from_centipawns(get_option_value_int("Razoring Margin"));
394
395   MinimumSplitDepth = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
396   MaxThreadsPerSplitPoint =
397     get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
398
399   read_weights(pos.side_to_move());
400
401   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
402   if(newActiveThreads != ActiveThreads) {
403     ActiveThreads = newActiveThreads;
404     init_eval(ActiveThreads);
405   }
406
407   // Write information to search log file:
408   if(UseLogFile) {
409     LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << '\n';
410     LogFile << "infinite: " << infinite << " ponder: " << ponder
411             << " time: " << time << " increment: " << increment
412             << " moves to go: " << movesToGo << '\n';
413   }
414
415   // Wake up sleeping threads:
416   wake_sleeping_threads();
417
418   for(int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
419     assert(thread_is_available(i, 0));
420
421   // Set thinking time:
422   if(!movesToGo) { // Sudden death time control
423     if(increment) {
424       MaxSearchTime = time / 30 + increment;
425       AbsoluteMaxSearchTime = Max(time / 4, increment - 100);
426     }
427     else { // Blitz game without increment
428       MaxSearchTime = time / 40;
429       AbsoluteMaxSearchTime = time / 8;
430     }
431   }
432   else { // (x moves) / (y minutes)
433     if(movesToGo == 1) {
434       MaxSearchTime = time / 2;
435       AbsoluteMaxSearchTime = Min(time / 2, time - 500);
436     }
437     else {
438       MaxSearchTime = time / Min(movesToGo, 20);
439       AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * time) / movesToGo, time / 3);
440     }
441   }
442   if(PonderingEnabled) {
443     MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
444     MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
445   }
446
447   // Fixed depth or fixed number of nodes?
448   MaxDepth = maxDepth;
449   if(MaxDepth)
450     InfiniteSearch = true; // HACK
451
452   MaxNodes = maxNodes;
453   if(MaxNodes) {
454     NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
455     InfiniteSearch = true; // HACK
456   }
457   else
458     NodesBetweenPolls = 30000;
459
460   // We're ready to start thinking.  Call the iterative deepening loop
461   // function:
462   id_loop(pos, searchMoves);
463
464   if(UseLogFile)
465     LogFile.close();
466
467   if(Quit) {
468     OpeningBook.close();
469     stop_threads();
470     quit_eval();
471     exit(0);
472   }
473
474   Idle = true;
475 }
476
477
478 /// init_threads() is called during startup.  It launches all helper threads,
479 /// and initializes the split point stack and the global locks and condition
480 /// objects.
481
482 void init_threads() {
483   volatile int i;
484 #if !defined(_MSC_VER)
485   pthread_t pthread[1];
486 #endif
487
488   for(i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
489     Threads[i].activeSplitPoints = 0;
490
491   // Initialize global locks:
492   lock_init(&MPLock, NULL);
493   lock_init(&IOLock, NULL);
494
495   init_split_point_stack();
496
497 #if !defined(_MSC_VER)
498   pthread_mutex_init(&WaitLock, NULL);
499   pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
500 #else
501   for(i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
502     SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
503 #endif
504
505   // All threads except the main thread should be initialized to idle state:
506   for(i = 1; i < THREAD_MAX; i++) {
507     Threads[i].stop = false;
508     Threads[i].workIsWaiting = false;
509     Threads[i].idle = true;
510     Threads[i].running = false;
511   }
512
513   // Launch the helper threads:
514   for(i = 1; i < THREAD_MAX; i++) {
515 #if !defined(_MSC_VER)
516     pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i));
517 #else
518     {
519       DWORD iID[1];
520       CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, iID);
521     }
522 #endif
523
524     // Wait until the thread has finished launching:
525     while(!Threads[i].running);
526   }
527 }
528
529
530 /// stop_threads() is called when the program exits.  It makes all the
531 /// helper threads exit cleanly.
532
533 void stop_threads() {
534   ActiveThreads = THREAD_MAX;  // HACK
535   Idle = false;  // HACK
536   wake_sleeping_threads();
537   AllThreadsShouldExit = true;
538   for(int i = 1; i < THREAD_MAX; i++) {
539     Threads[i].stop = true;
540     while(Threads[i].running);
541   }
542   destroy_split_point_stack();
543 }
544
545
546 /// nodes_searched() returns the total number of nodes searched so far in
547 /// the current search.
548
549 int64_t nodes_searched() {
550   int64_t result = 0ULL;
551   for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
552     result += Threads[i].nodes;
553   return result;
554 }
555
556
557 namespace {
558
559   // id_loop() is the main iterative deepening loop.  It calls root_search
560   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
561   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
562   // reached.
563
564   void id_loop(const Position &pos, Move searchMoves[]) {
565     Position p(pos);
566     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
567
568     // searchMoves are verified, copied, scored and sorted
569     RootMoveList rml(p, searchMoves);
570
571     // Initialize
572     TT.new_search();
573     H.clear();
574     init_search_stack(ss);
575
576     ValueByIteration[0] = Value(0);
577     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
578     Iteration = 1;
579
580     EasyMove = rml.scan_for_easy_move();
581
582     // Iterative deepening loop
583     while(!AbortSearch && Iteration < PLY_MAX) {
584
585       // Initialize iteration
586       rml.sort();
587       Iteration++;
588       BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
589       if(Iteration <= 5)
590         ExtraSearchTime = 0;
591
592       std::cout << "info depth " << Iteration << std::endl;
593
594       // Search to the current depth
595       ValueByIteration[Iteration] = root_search(p, ss, rml);
596
597       // Erase the easy move if it differs from the new best move
598       if(ss[0].pv[0] != EasyMove)
599         EasyMove = MOVE_NONE;
600
601       Problem = false;
602
603       if(!InfiniteSearch) {
604         // Time to stop?
605         bool stopSearch = false;
606
607         // Stop search early if there is only a single legal move:
608         if(Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
609           stopSearch = true;
610
611         // Stop search early when the last two iterations returned a mate
612         // score:
613         if(Iteration >= 6
614            && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
615            && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
616           stopSearch = true;
617
618         // Stop search early if one move seems to be much better than the
619         // rest:
620         int64_t nodes = nodes_searched();
621         if(Iteration >= 8 && EasyMove == ss[0].pv[0] &&
622            ((rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100 &&
623              current_search_time() > MaxSearchTime / 16) ||
624             (rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100 &&
625              current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
626           stopSearch = true;
627
628         // Add some extra time if the best move has changed during the last
629         // two iterations:
630         if(Iteration > 5 && Iteration <= 50)
631           ExtraSearchTime =
632             BestMoveChangesByIteration[Iteration] * (MaxSearchTime / 2) +
633             BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
634
635         // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
636         // iteration.  We probably don't have enough time to search the first
637         // move at the next iteration anyway.
638         if(current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime)*80) / 128)
639           stopSearch = true;
640
641         if(stopSearch) {
642           if(!PonderSearch)
643             break;
644           else
645             StopOnPonderhit = true;
646         }
647       }
648
649       // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
650       // been overwritten during the search:
651       TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
652
653       if(MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
654         break;
655     }
656
657     rml.sort();
658
659     // If we are pondering, we shouldn't print the best move before we
660     // are told to do so
661     if(PonderSearch)
662       wait_for_stop_or_ponderhit();
663     else
664       // Print final search statistics
665       std::cout << "info nodes " << nodes_searched() << " nps " << nps()
666                 << " time " << current_search_time()
667                 << " hashfull " << TT.full() << std::endl;
668
669     // Print the best move and the ponder move to the standard output:
670     std::cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
671     if(ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
672       std::cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
673     std::cout << std::endl;
674
675     if(UseLogFile) {
676       UndoInfo u;
677       LogFile << "Nodes: " << nodes_searched() << '\n';
678       LogFile << "Nodes/second: " << nps() << '\n';
679       LogFile << "Best move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]) << '\n';
680       p.do_move(ss[0].pv[0], u);
681       LogFile << "Ponder move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) << '\n';
682       LogFile << std::endl;
683     }
684   }
685
686
687   // root_search() is the function which searches the root node.  It is
688   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
689   // scheme (perhaps we should try to use this at internal PV nodes, too?)
690   // and prints some information to the standard output.
691
692   Value root_search(Position &pos, SearchStack ss[], RootMoveList &rml) {
693     Value alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE, value;
694     Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(pos.side_to_move());
695
696     // Loop through all the moves in the root move list:
697     for(int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++) {
698       int64_t nodes;
699       Move move;
700       UndoInfo u;
701       Depth ext, newDepth;
702
703       RootMoveNumber = i + 1;
704       FailHigh = false;
705
706       // Remember the node count before the move is searched.  The node counts
707       // are used to sort the root moves at the next iteration.
708       nodes = nodes_searched();
709
710       // Pick the next root move, and print the move and the move number to
711       // the standard output:
712       move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
713       if(current_search_time() >= 1000)
714         std::cout << "info currmove " << move
715                   << " currmovenumber " << i + 1 << std::endl;
716
717       // Decide search depth for this move:
718       ext = extension(pos, move, true, pos.move_is_check(move), false, false);
719       newDepth = (Iteration-2)*OnePly + ext + InitialDepth;
720
721       // Make the move, and search it.
722       pos.do_move(move, u, dcCandidates);
723
724       if(i < MultiPV) {
725         value = -search_pv(pos, ss, -beta, VALUE_INFINITE, newDepth, 1, 0);
726         // If the value has dropped a lot compared to the last iteration,
727         // set the boolean variable Problem to true.  This variable is used
728         // for time managment:  When Problem is true, we try to complete the
729         // current iteration before playing a move.
730         Problem = (Iteration >= 2 &&
731                    value <= ValueByIteration[Iteration-1] - ProblemMargin);
732         if(Problem && StopOnPonderhit)
733           StopOnPonderhit = false;
734       }
735       else {
736         value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
737         if(value > alpha) {
738           // Fail high!  Set the boolean variable FailHigh to true, and
739           // re-search the move with a big window.  The variable FailHigh is
740           // used for time managment:  We try to avoid aborting the search
741           // prematurely during a fail high research.
742           FailHigh = true;
743           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
744         }
745       }
746
747       pos.undo_move(move, u);
748
749       // Finished searching the move.  If AbortSearch is true, the search
750       // was aborted because the user interrupted the search or because we
751       // ran out of time.  In this case, the return value of the search cannot
752       // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
753       // move and/or PV:
754       if(AbortSearch)
755         break;
756
757       // Remember the node count for this move.  The node counts are used to
758       // sort the root moves at the next iteration.
759       rml.set_move_nodes(i, nodes_searched() - nodes);
760
761       assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
762
763       if(value <= alpha && i >= MultiPV)
764         rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
765       else {
766         // New best move!
767
768         // Update PV:
769         rml.set_move_score(i, value);
770         update_pv(ss, 0);
771         rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
772
773         if(MultiPV == 1) {
774           // We record how often the best move has been changed in each
775           // iteration.  This information is used for time managment:  When
776           // the best move changes frequently, we allocate some more time.
777           if(i > 0)
778             BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
779
780           // Print search information to the standard output:
781           std::cout << "info depth " << Iteration
782                     << " score " << value_to_string(value)
783                     << " time " << current_search_time()
784                     << " nodes " << nodes_searched()
785                     << " nps " << nps()
786                     << " pv ";
787           for(int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
788             std::cout << ss[0].pv[j] << " ";
789           std::cout << std::endl;
790
791           if(UseLogFile)
792             LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
793                                  nodes_searched(), value, ss[0].pv)
794                     << std::endl;
795
796           alpha = value;
797
798           // Reset the global variable Problem to false if the value isn't too
799           // far below the final value from the last iteration.
800           if(value > ValueByIteration[Iteration - 1] - NoProblemMargin)
801             Problem = false;
802         }
803         else { // MultiPV > 1
804           rml.sort_multipv(i);
805           for(int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++) {
806             int k;
807             std::cout << "info multipv " << j + 1
808                       << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
809                       << " depth " << ((j <= i)? Iteration : Iteration - 1)
810                       << " time " << current_search_time()
811                       << " nodes " << nodes_searched()
812                       << " nps " << nps()
813                       << " pv ";
814             for(k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
815               std::cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
816             std::cout << std::endl;
817           }
818           alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV-1));
819         }
820       }
821     }
822     return alpha;
823   }
824
825
826   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
827
828   Value search_pv(Position &pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
829                   Depth depth, int ply, int threadID) {
830
831     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
832     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
833     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
834     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
835
836     EvalInfo ei;
837
838     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
839     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
840     Value oldAlpha = alpha;
841
842     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
843         return Value(0);
844
845     if (depth < OnePly)
846         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
847
848     init_node(pos, ss, ply, threadID);
849
850     if (pos.is_draw())
851         return VALUE_DRAW;
852
853     if (ply >= PLY_MAX - 1)
854         return evaluate(pos, ei, threadID);
855
856     // Mate distance pruning
857     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
858     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
859     if (alpha >= beta)
860         return alpha;
861
862     // Transposition table lookup.  At PV nodes, we don't use the TT for
863     // pruning, but only for move ordering.
864     const TTEntry* tte = TT.retrieve(pos);
865
866     Move ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
867
868     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move.
869     if (UseIIDAtPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 5*OnePly)
870     {
871         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
872         ttMove = ss[ply].pv[ply];
873     }
874
875     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
876     // to search all moves:
877     MovePicker mp = MovePicker(pos, true, ttMove, ss[ply].mateKiller,
878                                ss[ply].killer1, ss[ply].killer2, depth);
879
880     Move move, movesSearched[256];
881     int moveCount = 0;
882     Value value, bestValue = -VALUE_INFINITE;
883     Bitboard dcCandidates = mp.discovered_check_candidates();
884     bool mateThreat =   MateThreatExtension[1] > Depth(0)
885                      && pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
886
887     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
888     // occurs.
889     while (   alpha < beta
890            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
891            && !thread_should_stop(threadID))
892     {
893       assert(move_is_ok(move));
894
895       bool singleReply = (pos.is_check() && mp.number_of_moves() == 1);
896       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, dcCandidates);
897       bool moveIsCapture = pos.move_is_capture(move);
898       bool moveIsPassedPawnPush = pos.move_is_passed_pawn_push(move);
899
900       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
901
902       ss[ply].currentMoveCaptureValue = move_is_ep(move) ?
903         PawnValueMidgame : pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(move));
904
905       // Decide the new search depth.
906       Depth ext = extension(pos, move, true, moveIsCheck, singleReply, mateThreat);
907       Depth newDepth = depth - OnePly + ext;
908
909       // Make and search the move.
910       UndoInfo u;
911       pos.do_move(move, u, dcCandidates);
912
913       if (moveCount == 1) // The first move in list is the PV
914           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
915       else
916       {
917         // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
918         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
919         if (    depth >= 2*OnePly
920             &&  ext == Depth(0)
921             &&  moveCount >= LMRPVMoves
922             && !moveIsCapture
923             && !move_promotion(move)
924             && !moveIsPassedPawnPush
925             && !move_is_castle(move)
926             &&  move != ss[ply].killer1
927             &&  move != ss[ply].killer2)
928         {
929             ss[ply].reduction = OnePly;
930             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-OnePly, ply+1, true, threadID);
931         }
932         else
933             value = alpha + 1; // Just to trigger next condition
934
935         if (value > alpha) // Go with full depth non-pv search
936         {
937             ss[ply].reduction = Depth(0);
938             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
939             if (value > alpha && value < beta)
940             {
941                 // When the search fails high at ply 1 while searching the first
942                 // move at the root, set the flag failHighPly1. This is used for
943                 // time managment:  We don't want to stop the search early in
944                 // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
945                 // result in a big drop in score at the root.
946                 if (ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
947                     Threads[threadID].failHighPly1 = true;
948
949                 // A fail high occurred. Re-search at full window (pv search)
950                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
951                 Threads[threadID].failHighPly1 = false;
952           }
953         }
954       }
955       pos.undo_move(move, u);
956
957       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
958
959       // New best move?
960       if (value > bestValue)
961       {
962           bestValue = value;
963           if (value > alpha)
964           {
965               alpha = value;
966               update_pv(ss, ply);
967               if (value == value_mate_in(ply + 1))
968                   ss[ply].mateKiller = move;
969           }
970           // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
971           // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
972           // (from the computer's point of view) since the previous iteration:
973           if (Iteration >= 2 && -value <= ValueByIteration[Iteration-1] - ProblemMargin)
974               Problem = true;
975       }
976
977       // Split?
978       if (   ActiveThreads > 1
979           && bestValue < beta && depth >= MinimumSplitDepth
980           && Iteration <= 99 && idle_thread_exists(threadID)
981           && !AbortSearch && !thread_should_stop(threadID)
982           && split(pos, ss, ply, &alpha, &beta, &bestValue, depth,
983                    &moveCount, &mp, dcCandidates, threadID, true))
984           break;
985     }
986
987     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
988     // no legal moves, it must be mate or stalemate:
989     if (moveCount == 0)
990         return (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
991
992     // If the search is not aborted, update the transposition table,
993     // history counters, and killer moves.  This code is somewhat messy,
994     // and definitely needs to be cleaned up.  FIXME
995     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
996         return bestValue;
997
998     if (bestValue <= oldAlpha)
999         TT.store(pos, value_to_tt(bestValue, ply), depth, MOVE_NONE, VALUE_TYPE_UPPER);
1000
1001     else if (bestValue >= beta)
1002     {
1003         Move m = ss[ply].pv[ply];
1004         if (pos.square_is_empty(move_to(m)) && !move_promotion(m) && !move_is_ep(m))
1005         {
1006             for(int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1007                 if(    pos.square_is_empty(move_to(movesSearched[i]))
1008                    && !move_promotion(movesSearched[i])
1009                    && !move_is_ep(movesSearched[i]))
1010                     H.failure(pos.piece_on(move_from(movesSearched[i])), movesSearched[i]);
1011
1012             H.success(pos.piece_on(move_from(m)), m, depth);
1013
1014           if (m != ss[ply].killer1)
1015           {
1016             ss[ply].killer2 = ss[ply].killer1;
1017             ss[ply].killer1 = m;
1018           }
1019         }
1020         TT.store(pos, value_to_tt(bestValue, ply), depth, m, VALUE_TYPE_LOWER);
1021     }
1022     else
1023         TT.store(pos, value_to_tt(bestValue, ply), depth, ss[ply].pv[ply], VALUE_TYPE_EXACT);
1024
1025     return bestValue;
1026   }
1027
1028
1029   // search() is the search function for zero-width nodes.
1030
1031   Value search(Position &pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1032                int ply, bool allowNullmove, int threadID) {
1033     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1034     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1035     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1036
1037     EvalInfo ei;
1038
1039     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1040     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1041     if(AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1042       return Value(0);
1043
1044     if(depth < OnePly)
1045       return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1046
1047     init_node(pos, ss, ply, threadID);
1048
1049     if(pos.is_draw())
1050       return VALUE_DRAW;
1051
1052     if(ply >= PLY_MAX - 1)
1053       return evaluate(pos, ei, threadID);
1054
1055     // Mate distance pruning
1056     if(value_mated_in(ply) >= beta)
1057       return beta;
1058     if(value_mate_in(ply+1) < beta)
1059       return beta-1;
1060
1061     // Transposition table lookup
1062     const TTEntry* tte = TT.retrieve(pos);
1063
1064     Move ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1065
1066     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1067     {
1068         ss[ply].currentMove = ttMove; // can be MOVE_NONE ?
1069         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1070     }
1071
1072     Value approximateEval = quick_evaluate(pos);
1073     bool mateThreat = false;
1074
1075     // Null move search
1076     if(!pos.is_check() && allowNullmove && ok_to_do_nullmove(pos)
1077        && approximateEval >= beta - NullMoveMargin) {
1078       UndoInfo u;
1079       Value nullValue;
1080
1081       ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1082       pos.do_null_move(u);
1083       nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-4*OnePly, ply+1, false,
1084                           threadID);
1085       pos.undo_null_move(u);
1086
1087       if(nullValue >= beta) {
1088         if(depth >= 6 * OnePly) { // Do zugzwang verification search
1089           Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1090           if(v >= beta)
1091             return beta;
1092         }
1093         else
1094           return beta;
1095       }
1096       else {
1097         // The null move failed low, which means that we may be faced with
1098         // some kind of threat.  If the previous move was reduced, check if
1099         // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1100         // move which was reduced.  If a connection is found, return a fail
1101         // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1102         // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1103         if(nullValue == value_mated_in(ply+2))
1104           mateThreat = true;
1105         ss[ply].threatMove = ss[ply+1].currentMove;
1106         if(depth < ThreatDepth && ss[ply-1].reduction &&
1107            connected_moves(pos, ss[ply-1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1108           return beta - 1;
1109       }
1110     }
1111     // Razoring:
1112     else if(depth < RazorDepth && approximateEval < beta - RazorMargin &&
1113             evaluate(pos, ei, threadID) < beta - RazorMargin) {
1114       Value v = qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1115       if(v < beta)
1116         return v;
1117     }
1118
1119     // Internal iterative deepening
1120     if(UseIIDAtNonPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 8*OnePly &&
1121        evaluate(pos, ei, threadID) >= beta - IIDMargin) {
1122       search(pos, ss, beta, Min(depth/2, depth-2*OnePly), ply, false, threadID);
1123       ttMove = ss[ply].pv[ply];
1124     }
1125
1126     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1127     // to search all moves:
1128     MovePicker mp = MovePicker(pos, false, ttMove, ss[ply].mateKiller,
1129                                ss[ply].killer1, ss[ply].killer2, depth);
1130     Move move, movesSearched[256];
1131     int moveCount = 0;
1132     Value value, bestValue = -VALUE_INFINITE, futilityValue = VALUE_NONE;
1133     Bitboard dcCandidates = mp.discovered_check_candidates();
1134     bool isCheck = pos.is_check();
1135     bool useFutilityPruning =
1136       UseFutilityPruning && depth < SelectiveDepth && !isCheck;
1137
1138     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
1139     // occurs.
1140     while(bestValue < beta && !thread_should_stop(threadID)
1141           && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE) {
1142       UndoInfo u;
1143       Depth ext, newDepth;
1144       bool singleReply = (isCheck && mp.number_of_moves() == 1);
1145       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, dcCandidates);
1146       bool moveIsCapture = pos.move_is_capture(move);
1147       bool moveIsPassedPawnPush = pos.move_is_passed_pawn_push(move);
1148
1149       assert(move_is_ok(move));
1150       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1151
1152       // Decide the new search depth.
1153       ext = extension(pos, move, false, moveIsCheck, singleReply, mateThreat);
1154       newDepth = depth - OnePly + ext;
1155
1156       // Futility pruning
1157       if(useFutilityPruning && ext == Depth(0) && !moveIsCapture &&
1158          !moveIsPassedPawnPush && !move_promotion(move)) {
1159
1160         if(moveCount >= 2 + int(depth)
1161            && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove, depth))
1162           continue;
1163
1164         if(depth < 3 * OnePly && approximateEval < beta) {
1165           if(futilityValue == VALUE_NONE)
1166             futilityValue = evaluate(pos, ei, threadID)
1167               + ((depth < 2 * OnePly)? FutilityMargin1 : FutilityMargin2);
1168           if(futilityValue < beta) {
1169             if(futilityValue > bestValue)
1170               bestValue = futilityValue;
1171             continue;
1172           }
1173         }
1174       }
1175
1176       // Make and search the move.
1177       pos.do_move(move, u, dcCandidates);
1178
1179       if(depth >= 2*OnePly && ext == Depth(0) && moveCount >= LMRNonPVMoves
1180          && !moveIsCapture && !move_promotion(move) && !moveIsPassedPawnPush
1181          && !move_is_castle(move)
1182          && move != ss[ply].killer1 && move != ss[ply].killer2) {
1183         ss[ply].reduction = OnePly;
1184         value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-OnePly, ply+1, true,
1185                         threadID);
1186       }
1187       else
1188         value = beta;
1189       if(value >= beta) {
1190         ss[ply].reduction = Depth(0);
1191         value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1192       }
1193       pos.undo_move(move, u);
1194
1195       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1196
1197       // New best move?
1198       if(value > bestValue) {
1199         bestValue = value;
1200         if(value >= beta)
1201           update_pv(ss, ply);
1202         if(value == value_mate_in(ply + 1))
1203           ss[ply].mateKiller = move;
1204       }
1205
1206       // Split?
1207       if(ActiveThreads > 1 && bestValue < beta && depth >= MinimumSplitDepth
1208          && Iteration <= 99 && idle_thread_exists(threadID)
1209          && !AbortSearch && !thread_should_stop(threadID)
1210          && split(pos, ss, ply, &beta, &beta, &bestValue, depth, &moveCount,
1211                   &mp, dcCandidates, threadID, false))
1212         break;
1213     }
1214
1215     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1216     // no legal moves, it must be mate or stalemate:
1217     if(moveCount == 0) {
1218       if(pos.is_check())
1219         return value_mated_in(ply);
1220       else
1221         return VALUE_DRAW;
1222     }
1223
1224     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1225     // history counters, and killer moves.  This code is somewhat messy,
1226     // and definitely needs to be cleaned up.  FIXME
1227     if(!AbortSearch && !thread_should_stop(threadID)) {
1228       if(bestValue < beta)
1229         TT.store(pos, value_to_tt(bestValue, ply), depth, MOVE_NONE,
1230                  VALUE_TYPE_UPPER);
1231       else {
1232         Move m = ss[ply].pv[ply];
1233
1234         if(pos.square_is_empty(move_to(m)) && !move_promotion(m) &&
1235            !move_is_ep(m)) {
1236           for(int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
1237             if(pos.square_is_empty(move_to(movesSearched[i]))
1238                && !move_promotion(movesSearched[i])
1239                && !move_is_ep(movesSearched[i]))
1240               H.failure(pos.piece_on(move_from(movesSearched[i])),
1241                         movesSearched[i]);
1242           H.success(pos.piece_on(move_from(m)), m, depth);
1243
1244           if(m != ss[ply].killer1) {
1245             ss[ply].killer2 = ss[ply].killer1;
1246             ss[ply].killer1 = m;
1247           }
1248         }
1249         TT.store(pos, value_to_tt(bestValue, ply), depth, m, VALUE_TYPE_LOWER);
1250       }
1251     }
1252
1253     return bestValue;
1254   }
1255
1256
1257   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1258   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1259   // less than OnePly).
1260
1261   Value qsearch(Position &pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1262                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1263     Value staticValue, bestValue, value;
1264     EvalInfo ei;
1265
1266     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1267     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1268     assert(depth <= 0);
1269     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1270     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1271
1272     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1273     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1274     if(AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1275       return Value(0);
1276
1277     init_node(pos, ss, ply, threadID);
1278
1279     if(pos.is_draw())
1280       return VALUE_DRAW;
1281
1282     // Evaluate the position statically:
1283     staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1284
1285     if(ply == PLY_MAX - 1) return staticValue;
1286
1287     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1288     // at least beta.
1289     if(pos.is_check())
1290       bestValue = -VALUE_INFINITE;
1291     else {
1292       bestValue = staticValue;
1293       if(bestValue >= beta)
1294         return bestValue;
1295       if(bestValue > alpha)
1296         alpha = bestValue;
1297     }
1298
1299     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1300     // to search the moves.  Because the depth is <= 0 here, only captures,
1301     // queen promotions and checks (only if depth == 0) will be generated.
1302     MovePicker mp = MovePicker(pos, false, MOVE_NONE, MOVE_NONE, MOVE_NONE,
1303                                MOVE_NONE, depth);
1304     Move move;
1305     int moveCount = 0;
1306     Bitboard dcCandidates = mp.discovered_check_candidates();
1307     bool isCheck = pos.is_check();
1308
1309     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1310     // occurs.
1311     while(alpha < beta && ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)) {
1312       UndoInfo u;
1313       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, dcCandidates);
1314       bool moveIsPassedPawnPush = pos.move_is_passed_pawn_push(move);
1315
1316       assert(move_is_ok(move));
1317
1318       moveCount++;
1319       ss[ply].currentMove = move;
1320
1321       // Futility pruning
1322       if(UseQSearchFutilityPruning && !isCheck && !moveIsCheck &&
1323          !move_promotion(move) && !moveIsPassedPawnPush &&
1324          beta - alpha == 1 &&
1325          pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame) {
1326         Value futilityValue =
1327           staticValue
1328           + Max(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(move)),
1329                 pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move)))
1330           + FutilityMargin0
1331           + ei.futilityMargin;
1332         if(futilityValue < alpha) {
1333           if(futilityValue > bestValue)
1334             bestValue = futilityValue;
1335           continue;
1336         }
1337       }
1338
1339       // Don't search captures and checks with negative SEE values.
1340       if(!isCheck && !move_promotion(move) &&
1341          pos.midgame_value_of_piece_on(move_from(move)) >
1342          pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(move)) &&
1343          pos.see(move) < 0)
1344         continue;
1345
1346       // Make and search the move.
1347       pos.do_move(move, u, dcCandidates);
1348       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1349       pos.undo_move(move, u);
1350
1351       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1352
1353       // New best move?
1354       if(value > bestValue) {
1355         bestValue = value;
1356         if(value > alpha) {
1357           alpha = value;
1358           update_pv(ss, ply);
1359         }
1360       }
1361     }
1362
1363     // All legal moves have been searched.  A special case: If we're in check
1364     // and no legal moves were found, it is checkmate:
1365     if(pos.is_check() && moveCount == 0) // Mate!
1366       return value_mated_in(ply);
1367
1368     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1369
1370     return bestValue;
1371   }
1372
1373
1374   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1375   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1376   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1377   // table, done a null move search, and searched the first move before
1378   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1379   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1380   // care of after we return from the split point.
1381
1382   void sp_search(SplitPoint *sp, int threadID) {
1383     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1384     assert(ActiveThreads > 1);
1385
1386     Position pos = Position(sp->pos);
1387     SearchStack *ss = sp->sstack[threadID];
1388     Value value;
1389     Move move;
1390     int moveCount = sp->moves;
1391     bool isCheck = pos.is_check();
1392     bool useFutilityPruning =
1393       UseFutilityPruning && sp->depth < SelectiveDepth && !isCheck;
1394
1395     while(sp->bestValue < sp->beta && !thread_should_stop(threadID)
1396           && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE) {
1397       UndoInfo u;
1398       Depth ext, newDepth;
1399       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, sp->dcCandidates);
1400       bool moveIsCapture = pos.move_is_capture(move);
1401       bool moveIsPassedPawnPush = pos.move_is_passed_pawn_push(move);
1402
1403       assert(move_is_ok(move));
1404
1405       lock_grab(&(sp->lock));
1406       sp->moves++;
1407       moveCount = sp->moves;
1408       lock_release(&(sp->lock));
1409
1410       ss[sp->ply].currentMove = move;
1411
1412       // Decide the new search depth.
1413       ext = extension(pos, move, false, moveIsCheck, false, false);
1414       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1415
1416       // Prune?
1417       if(useFutilityPruning && ext == Depth(0) && !moveIsCapture
1418          && !moveIsPassedPawnPush && !move_promotion(move)
1419          && moveCount >= 2 + int(sp->depth)
1420          && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove, sp->depth))
1421         continue;
1422
1423       // Make and search the move.
1424       pos.do_move(move, u, sp->dcCandidates);
1425       if(ext == Depth(0) && moveCount >= LMRNonPVMoves
1426          && !moveIsCapture && !move_promotion(move) && !moveIsPassedPawnPush
1427          && !move_is_castle(move)
1428          && move != ss[sp->ply].killer1 && move != ss[sp->ply].killer2) {
1429         ss[sp->ply].reduction = OnePly;
1430         value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth - OnePly, sp->ply+1,
1431                         true, threadID);
1432       }
1433       else
1434         value = sp->beta;
1435       if(value >= sp->beta) {
1436         ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1437         value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true,
1438                         threadID);
1439       }
1440       pos.undo_move(move, u);
1441
1442       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1443
1444       if(thread_should_stop(threadID))
1445         break;
1446
1447       // New best move?
1448       lock_grab(&(sp->lock));
1449       if(value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID)) {
1450         sp->bestValue = value;
1451         if(sp->bestValue >= sp->beta) {
1452           sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1453           for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1454             if(i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
1455               Threads[i].stop = true;
1456           sp->finished = true;
1457         }
1458       }
1459       lock_release(&(sp->lock));
1460     }
1461
1462     lock_grab(&(sp->lock));
1463
1464     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
1465     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads:
1466     if(sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
1467       for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1468         if(sp->slaves[i])
1469           Threads[i].stop = true;
1470
1471     sp->cpus--;
1472     sp->slaves[threadID] = 0;
1473
1474     lock_release(&(sp->lock));
1475   }
1476
1477
1478   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1479   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1480   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1481   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1482   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1483   // need to store anything to the hash table here:  This is taken care of
1484   // after we return from the split point.
1485
1486   void sp_search_pv(SplitPoint *sp, int threadID) {
1487     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1488     assert(ActiveThreads > 1);
1489
1490     Position pos = Position(sp->pos);
1491     SearchStack *ss = sp->sstack[threadID];
1492     Value value;
1493     Move move;
1494     int moveCount = sp->moves;
1495
1496     while(sp->alpha < sp->beta && !thread_should_stop(threadID)
1497           && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE) {
1498       UndoInfo u;
1499       Depth ext, newDepth;
1500       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, sp->dcCandidates);
1501       bool moveIsCapture = pos.move_is_capture(move);
1502       bool moveIsPassedPawnPush = pos.move_is_passed_pawn_push(move);
1503
1504       assert(move_is_ok(move));
1505
1506       ss[sp->ply].currentMoveCaptureValue = move_is_ep(move)?
1507         PawnValueMidgame : pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(move));
1508
1509       lock_grab(&(sp->lock));
1510       sp->moves++;
1511       moveCount = sp->moves;
1512       lock_release(&(sp->lock));
1513
1514       ss[sp->ply].currentMove = move;
1515
1516       // Decide the new search depth.
1517       ext = extension(pos, move, true, moveIsCheck, false, false);
1518       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1519
1520       // Make and search the move.
1521       pos.do_move(move, u, sp->dcCandidates);
1522       if(ext == Depth(0) && moveCount >= LMRPVMoves && !moveIsCapture
1523          && !move_promotion(move) && !moveIsPassedPawnPush
1524          && !move_is_castle(move)
1525          && move != ss[sp->ply].killer1 && move != ss[sp->ply].killer2) {
1526         ss[sp->ply].reduction = OnePly;
1527         value = -search(pos, ss, -sp->alpha, newDepth - OnePly, sp->ply+1,
1528                         true, threadID);
1529       }
1530       else
1531         value = sp->alpha + 1;
1532       if(value > sp->alpha) {
1533         ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1534         value = -search(pos, ss, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, true,
1535                         threadID);
1536         if(value > sp->alpha && value < sp->beta) {
1537           if(sp->ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
1538             // When the search fails high at ply 1 while searching the first
1539             // move at the root, set the flag failHighPly1.  This is used for
1540             // time managment:  We don't want to stop the search early in
1541             // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
1542             // result in a big drop in score at the root.
1543             Threads[threadID].failHighPly1 = true;
1544           value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth,
1545                              sp->ply+1, threadID);
1546           Threads[threadID].failHighPly1 = false;
1547         }
1548       }
1549       pos.undo_move(move, u);
1550
1551       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1552
1553       if(thread_should_stop(threadID))
1554         break;
1555
1556       // New best move?
1557       lock_grab(&(sp->lock));
1558       if(value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID)) {
1559         sp->bestValue = value;
1560         if(value > sp->alpha) {
1561           sp->alpha = value;
1562           sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1563           if(value == value_mate_in(sp->ply + 1))
1564             ss[sp->ply].mateKiller = move;
1565           if(value >= sp->beta) {
1566             for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1567               if(i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
1568                 Threads[i].stop = true;
1569             sp->finished = true;
1570           }
1571         }
1572         // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
1573         // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
1574         // (from the computer's point of view) since the previous iteration:
1575         if(Iteration >= 2 &&
1576            -value <= ValueByIteration[Iteration-1] - ProblemMargin)
1577           Problem = true;
1578       }
1579       lock_release(&(sp->lock));
1580     }
1581
1582     lock_grab(&(sp->lock));
1583
1584     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
1585     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads:
1586     if(sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
1587       for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1588         if(sp->slaves[i])
1589           Threads[i].stop = true;
1590
1591     sp->cpus--;
1592     sp->slaves[threadID] = 0;
1593
1594     lock_release(&(sp->lock));
1595   }
1596
1597   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1598   // can be used at a given point in search.
1599
1600   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1601
1602     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1603
1604     return   (   tte->depth() >= depth
1605               || v >= Max(value_mate_in(100), beta)
1606               || v < Min(value_mated_in(100), beta))
1607
1608           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
1609               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
1610   }
1611
1612   /// The RootMove class
1613
1614   // Constructor
1615
1616   RootMove::RootMove() {
1617     nodes = cumulativeNodes = 0ULL;
1618   }
1619
1620   // RootMove::operator<() is the comparison function used when
1621   // sorting the moves.  A move m1 is considered to be better
1622   // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
1623   // have equal score but m1 has the higher node count.
1624
1625   bool RootMove::operator<(const RootMove& m) {
1626
1627     if (score != m.score)
1628         return (score < m.score);
1629
1630     return nodes <= m.nodes;
1631   }
1632
1633   /// The RootMoveList class
1634
1635   // Constructor
1636
1637   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
1638
1639     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
1640     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
1641
1642     // Generate all legal moves
1643     int lm_count = generate_legal_moves(pos, mlist);
1644
1645     // Add each move to the moves[] array
1646     for (int i = 0; i < lm_count; i++)
1647     {
1648         bool includeMove = includeAllMoves;
1649
1650         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
1651             includeMove = (searchMoves[k] == mlist[i].move);
1652
1653         if (includeMove)
1654         {
1655             // Find a quick score for the move
1656             UndoInfo u;
1657             SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
1658
1659             moves[count].move = mlist[i].move;
1660             moves[count].nodes = 0ULL;
1661             pos.do_move(moves[count].move, u);
1662             moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE,
1663                                           Depth(0), 1, 0);
1664             pos.undo_move(moves[count].move, u);
1665             moves[count].pv[0] = moves[i].move;
1666             moves[count].pv[1] = MOVE_NONE; // FIXME
1667             count++;
1668         }
1669     }
1670     sort();
1671   }
1672
1673
1674   // Simple accessor methods for the RootMoveList class
1675
1676   inline Move RootMoveList::get_move(int moveNum) const {
1677     return moves[moveNum].move;
1678   }
1679
1680   inline Value RootMoveList::get_move_score(int moveNum) const {
1681     return moves[moveNum].score;
1682   }
1683
1684   inline void RootMoveList::set_move_score(int moveNum, Value score) {
1685     moves[moveNum].score = score;
1686   }
1687
1688   inline void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
1689     moves[moveNum].nodes = nodes;
1690     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
1691   }
1692
1693   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
1694     int j;
1695     for(j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
1696       moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
1697     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
1698   }
1699
1700   inline Move RootMoveList::get_move_pv(int moveNum, int i) const {
1701     return moves[moveNum].pv[i];
1702   }
1703
1704   inline int64_t RootMoveList::get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const {
1705     return moves[moveNum].cumulativeNodes;
1706   }
1707
1708   inline int RootMoveList::move_count() const {
1709     return count;
1710   }
1711
1712
1713   // RootMoveList::scan_for_easy_move() is called at the end of the first
1714   // iteration, and is used to detect an "easy move", i.e. a move which appears
1715   // to be much bester than all the rest.  If an easy move is found, the move
1716   // is returned, otherwise the function returns MOVE_NONE.  It is very
1717   // important that this function is called at the right moment:  The code
1718   // assumes that the first iteration has been completed and the moves have
1719   // been sorted. This is done in RootMoveList c'tor.
1720
1721   Move RootMoveList::scan_for_easy_move() const {
1722
1723     assert(count);
1724
1725     if (count == 1)
1726         return get_move(0);
1727
1728     // moves are sorted so just consider the best and the second one
1729     if (get_move_score(0) > get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
1730         return get_move(0);
1731
1732     return MOVE_NONE;
1733   }
1734
1735   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
1736   // iteration.
1737
1738   inline void RootMoveList::sort() {
1739
1740     sort_multipv(count - 1); // all items
1741   }
1742
1743
1744   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
1745   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
1746   // correctly in MultiPV mode.
1747
1748   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
1749
1750     for (int i = 1; i <= n; i++)
1751     {
1752       RootMove rm = moves[i];
1753       int j;
1754       for (j = i; j > 0 && moves[j-1] < rm; j--)
1755           moves[j] = moves[j-1];
1756       moves[j] = rm;
1757     }
1758   }
1759
1760
1761   // init_search_stack() initializes a search stack at the beginning of a
1762   // new search from the root.
1763
1764   void init_search_stack(SearchStack ss[]) {
1765     for(int i = 0; i < 3; i++) {
1766       ss[i].pv[i] = MOVE_NONE;
1767       ss[i].pv[i+1] = MOVE_NONE;
1768       ss[i].currentMove = MOVE_NONE;
1769       ss[i].mateKiller = MOVE_NONE;
1770       ss[i].killer1 = MOVE_NONE;
1771       ss[i].killer2 = MOVE_NONE;
1772       ss[i].threatMove = MOVE_NONE;
1773       ss[i].reduction = Depth(0);
1774     }
1775   }
1776
1777
1778   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
1779   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the search
1780   // stack object corresponding to the current node.  Once every
1781   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
1782   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
1783
1784   void init_node(const Position &pos, SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
1785     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1786     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1787
1788     Threads[threadID].nodes++;
1789
1790     if(threadID == 0) {
1791       NodesSincePoll++;
1792       if(NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls) {
1793         poll();
1794         NodesSincePoll = 0;
1795       }
1796     }
1797
1798     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].pv[ply+1] = ss[ply].currentMove = MOVE_NONE;
1799     ss[ply+2].mateKiller = MOVE_NONE;
1800     ss[ply+2].killer1 = ss[ply+2].killer2 = MOVE_NONE;
1801     ss[ply].threatMove = MOVE_NONE;
1802     ss[ply].reduction = Depth(0);
1803     ss[ply].currentMoveCaptureValue = Value(0);
1804
1805     if(Threads[threadID].printCurrentLine)
1806       print_current_line(ss, ply, threadID);
1807   }
1808
1809
1810   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.  It
1811   // updates the PV in the SearchStack object corresponding to the current
1812   // node.
1813
1814   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
1815     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1816
1817     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
1818     int p;
1819     for(p = ply + 1; ss[ply+1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1820       ss[ply].pv[p] = ss[ply+1].pv[p];
1821     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
1822   }
1823
1824
1825   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points.  The
1826   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
1827   // the PV at the parent node.
1828
1829   void sp_update_pv(SearchStack *pss, SearchStack ss[], int ply) {
1830     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1831
1832     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
1833     int p;
1834     for(p = ply + 1; ss[ply+1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
1835       ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply+1].pv[p];
1836     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
1837   }
1838
1839
1840   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1841   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1842   // if the moving piece is the same in both moves).  The first move is
1843   // assumed to be the move that was made to reach the current position, while
1844   // the second move is assumed to be a move from the current position.
1845
1846   bool connected_moves(const Position &pos, Move m1, Move m2) {
1847     Square f1, t1, f2, t2;
1848
1849     assert(move_is_ok(m1));
1850     assert(move_is_ok(m2));
1851
1852     if(m2 == MOVE_NONE)
1853       return false;
1854
1855     // Case 1: The moving piece is the same in both moves.
1856     f2 = move_from(m2);
1857     t1 = move_to(m1);
1858     if(f2 == t1)
1859       return true;
1860
1861     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1.
1862     t2 = move_to(m2);
1863     f1 = move_from(m1);
1864     if(t2 == f1)
1865       return true;
1866
1867     // Case 3: Moving through the vacated square:
1868     if(piece_is_slider(pos.piece_on(f2)) &&
1869        bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1870       return true;
1871
1872     // Case 4: The destination square for m2 is attacked by the moving piece
1873     // in m1:
1874     if(pos.piece_attacks_square(t1, t2))
1875       return true;
1876
1877     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1:
1878     if(piece_is_slider(pos.piece_on(t1)) &&
1879        bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())),
1880                   f2) &&
1881        !bit_is_set(squares_between(t2, pos.king_square(pos.side_to_move())),
1882                    t2)) {
1883       Bitboard occ = pos.occupied_squares();
1884       Color us = pos.side_to_move();
1885       Square ksq = pos.king_square(us);
1886       clear_bit(&occ, f2);
1887       if(pos.type_of_piece_on(t1) == BISHOP) {
1888         if(bit_is_set(bishop_attacks_bb(ksq, occ), t1))
1889           return true;
1890       }
1891       else if(pos.type_of_piece_on(t1) == ROOK) {
1892         if(bit_is_set(rook_attacks_bb(ksq, occ), t1))
1893           return true;
1894       }
1895       else {
1896         assert(pos.type_of_piece_on(t1) == QUEEN);
1897         if(bit_is_set(queen_attacks_bb(ksq, occ), t1))
1898           return true;
1899       }
1900     }
1901
1902     return false;
1903   }
1904
1905
1906   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1907   // or with extended depth.  Certain classes of moves (checking moves, in
1908   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves.
1909
1910   Depth extension(const Position &pos, Move m, bool pvNode,
1911                   bool check, bool singleReply, bool mateThreat) {
1912     Depth result = Depth(0);
1913
1914     if(check)
1915       result += CheckExtension[pvNode];
1916     if(singleReply)
1917       result += SingleReplyExtension[pvNode];
1918     if(pos.move_is_pawn_push_to_7th(m))
1919       result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
1920     if(pos.move_is_passed_pawn_push(m))
1921       result += PassedPawnExtension[pvNode];
1922     if(mateThreat)
1923       result += MateThreatExtension[pvNode];
1924     if(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) >= RookValueMidgame
1925        && (pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1926            - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1927        && !move_promotion(m))
1928       result += PawnEndgameExtension[pvNode];
1929     if(pvNode && pos.move_is_capture(m)
1930        && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN && pos.see(m) >= 0)
1931       result += OnePly/2;
1932
1933     return Min(result, OnePly);
1934   }
1935
1936
1937   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
1938   // doing a 'null move' should be allowed.  In order to avoid zugzwang
1939   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
1940   // little material left.  Currently, the test is a bit too simple:  Null
1941   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.  It's
1942   // probably a good idea to avoid null moves in at least some more
1943   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
1944
1945   bool ok_to_do_nullmove(const Position &pos) {
1946     if(pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) == Value(0))
1947       return false;
1948     return true;
1949   }
1950
1951
1952   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move.  Only
1953   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
1954   // candidates for pruning.
1955
1956   bool ok_to_prune(const Position &pos, Move m, Move threat, Depth d) {
1957     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1958
1959     assert(move_is_ok(m));
1960     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
1961     assert(!move_promotion(m));
1962     assert(!pos.move_is_check(m));
1963     assert(!pos.move_is_capture(m));
1964     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1965     assert(d >= OnePly);
1966
1967     mfrom = move_from(m);
1968     mto = move_to(m);
1969     tfrom = move_from(threat);
1970     tto = move_to(threat);
1971
1972     // Case 1: Castling moves are never pruned.
1973     if(move_is_castle(m))
1974       return false;
1975
1976     // Case 2: Don't prune moves which move the threatened piece
1977     if(!PruneEscapeMoves && threat != MOVE_NONE && mfrom == tto)
1978       return false;
1979
1980     // Case 3: If the threatened piece has value less than or equal to the
1981     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1982     if(!PruneDefendingMoves && threat != MOVE_NONE
1983        && (piece_value_midgame(pos.piece_on(tfrom))
1984            >= piece_value_midgame(pos.piece_on(tto)))
1985        && pos.move_attacks_square(m, tto))
1986       return false;
1987
1988     // Case 4: Don't prune moves with good history.
1989     if(!H.ok_to_prune(pos.piece_on(move_from(m)), m, d))
1990       return false;
1991
1992     // Case 5: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1993     // prune safe moves which block its ray.
1994     if(!PruneBlockingMoves && threat != MOVE_NONE
1995        && piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1996        && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto) && pos.see(m) >= 0)
1997       return false;
1998
1999     return true;
2000   }
2001
2002
2003   // fail_high_ply_1() checks if some thread is currently resolving a fail
2004   // high at ply 1 at the node below the first root node.  This information
2005   // is used for time managment.
2006
2007   bool fail_high_ply_1() {
2008     for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2009       if(Threads[i].failHighPly1)
2010         return true;
2011     return false;
2012   }
2013
2014
2015   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2016   // since the beginning of the current search.
2017
2018   int current_search_time() {
2019     return get_system_time() - SearchStartTime;
2020   }
2021
2022
2023   // nps() computes the current nodes/second count.
2024
2025   int nps() {
2026     int t = current_search_time();
2027     return (t > 0)? int((nodes_searched() * 1000) / t) : 0;
2028   }
2029
2030
2031   // poll() performs two different functions:  It polls for user input, and it
2032   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2033   // search.
2034
2035   void poll() {
2036     int t, data;
2037     static int lastInfoTime;
2038
2039     t = current_search_time();
2040
2041     //  Poll for input
2042     data = Bioskey();
2043     if(data) {
2044       char input[256];
2045       if(fgets(input, 255, stdin) == NULL)
2046         strcpy(input, "quit\n");
2047       if(strncmp(input, "quit", 4) == 0) {
2048         AbortSearch = true;
2049         PonderSearch = false;
2050         Quit = true;
2051       }
2052       else if(strncmp(input, "stop", 4) == 0) {
2053         AbortSearch = true;
2054         PonderSearch = false;
2055       }
2056       else if(strncmp(input, "ponderhit", 9) == 0)
2057         ponderhit();
2058     }
2059
2060     // Print search information
2061     if(t < 1000)
2062       lastInfoTime = 0;
2063     else if(lastInfoTime > t)
2064       // HACK: Must be a new search where we searched less than
2065       // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2066       lastInfoTime = 0;
2067     else if(t - lastInfoTime >= 1000) {
2068       lastInfoTime = t;
2069       lock_grab(&IOLock);
2070       std::cout << "info nodes " << nodes_searched() << " nps " << nps()
2071                 << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << std::endl;
2072       lock_release(&IOLock);
2073       if(ShowCurrentLine)
2074         Threads[0].printCurrentLine = true;
2075     }
2076
2077     // Should we stop the search?
2078     if(!PonderSearch && Iteration >= 2 &&
2079        (!InfiniteSearch && (t > AbsoluteMaxSearchTime ||
2080                             (RootMoveNumber == 1 &&
2081                              t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime) ||
2082                             (!FailHigh && !fail_high_ply_1() && !Problem &&
2083                              t > 6*(MaxSearchTime + ExtraSearchTime)))))
2084       AbortSearch = true;
2085
2086     if(!PonderSearch && ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2087       AbortSearch = true;
2088
2089     if(!PonderSearch && Iteration >= 3 && MaxNodes
2090        && nodes_searched() >= MaxNodes)
2091       AbortSearch = true;
2092   }
2093
2094
2095   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2096   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2097   // it correctly predicted the opponent's move.
2098
2099   void ponderhit() {
2100     int t = current_search_time();
2101     PonderSearch = false;
2102     if(Iteration >= 2 &&
2103        (!InfiniteSearch && (StopOnPonderhit ||
2104                             t > AbsoluteMaxSearchTime ||
2105                             (RootMoveNumber == 1 &&
2106                              t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime) ||
2107                             (!FailHigh && !fail_high_ply_1() && !Problem &&
2108                              t > 6*(MaxSearchTime + ExtraSearchTime)))))
2109       AbortSearch = true;
2110   }
2111
2112
2113   // print_current_line() prints the current line of search for a given
2114   // thread.  Called when the UCI option UCI_ShowCurrLine is 'true'.
2115
2116   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2117     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2118     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2119
2120     if(!Threads[threadID].idle) {
2121       lock_grab(&IOLock);
2122       std::cout << "info currline " << (threadID + 1);
2123       for(int p = 0; p < ply; p++)
2124         std::cout << " " << ss[p].currentMove;
2125       std::cout << std::endl;
2126       lock_release(&IOLock);
2127     }
2128     Threads[threadID].printCurrentLine = false;
2129     if(threadID + 1 < ActiveThreads)
2130       Threads[threadID + 1].printCurrentLine = true;
2131   }
2132
2133
2134   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2135   // while the program is pondering.  The point is to work around a wrinkle in
2136   // the UCI protocol:  When pondering, the engine is not allowed to give a
2137   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2138   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2139   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2140
2141   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2142     std::string command;
2143
2144     while(true) {
2145       if(!std::getline(std::cin, command))
2146         command = "quit";
2147
2148       if(command == "quit") {
2149         OpeningBook.close();
2150         stop_threads();
2151         quit_eval();
2152         exit(0);
2153       }
2154       else if(command == "ponderhit" || command == "stop")
2155         break;
2156     }
2157   }
2158
2159
2160   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2161   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2162   // object for which the current thread is the master.
2163
2164   void idle_loop(int threadID, SplitPoint *waitSp) {
2165     assert(threadID >= 0 && threadID < THREAD_MAX);
2166
2167     Threads[threadID].running = true;
2168
2169     while(true) {
2170       if(AllThreadsShouldExit && threadID != 0)
2171         break;
2172
2173       // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled instead
2174       // of wasting CPU time polling for work:
2175       while(threadID != 0 && (Idle || threadID >= ActiveThreads)) {
2176 #if !defined(_MSC_VER)
2177         pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2178         if(Idle || threadID >= ActiveThreads)
2179           pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2180         pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2181 #else
2182         WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2183 #endif
2184       }
2185
2186       // If this thread has been assigned work, launch a search:
2187       if(Threads[threadID].workIsWaiting) {
2188         Threads[threadID].workIsWaiting = false;
2189         if(Threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2190           sp_search_pv(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2191         else
2192           sp_search(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2193         Threads[threadID].idle = true;
2194       }
2195
2196       // If this thread is the master of a split point and all threads have
2197       // finished their work at this split point, return from the idle loop:
2198       if(waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2199         return;
2200     }
2201
2202     Threads[threadID].running = false;
2203   }
2204
2205
2206   // init_split_point_stack() is called during program initialization, and
2207   // initializes all split point objects.
2208
2209   void init_split_point_stack() {
2210     for(int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2211       for(int j = 0; j < MaxActiveSplitPoints; j++) {
2212         SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2213         lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2214       }
2215   }
2216
2217
2218   // destroy_split_point_stack() is called when the program exits, and
2219   // destroys all locks in the precomputed split point objects.
2220
2221   void destroy_split_point_stack() {
2222     for(int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2223       for(int j = 0; j < MaxActiveSplitPoints; j++)
2224         lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2225   }
2226
2227
2228   // thread_should_stop() checks whether the thread with a given threadID has
2229   // been asked to stop, directly or indirectly.  This can happen if a beta
2230   // cutoff has occured in thre thread's currently active split point, or in
2231   // some ancestor of the current split point.
2232
2233   bool thread_should_stop(int threadID) {
2234     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2235
2236     SplitPoint *sp;
2237
2238     if(Threads[threadID].stop)
2239       return true;
2240     if(ActiveThreads <= 2)
2241       return false;
2242     for(sp = Threads[threadID].splitPoint; sp != NULL; sp = sp->parent)
2243       if(sp->finished) {
2244         Threads[threadID].stop = true;
2245         return true;
2246       }
2247     return false;
2248   }
2249
2250
2251   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2252   // available to help the thread with threadID "master" at a split point.  An
2253   // obvious requirement is that "slave" must be idle.  With more than two
2254   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2255   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2256   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2257   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2258
2259   bool thread_is_available(int slave, int master) {
2260     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2261     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2262     assert(ActiveThreads > 1);
2263
2264     if(!Threads[slave].idle || slave == master)
2265       return false;
2266
2267     if(Threads[slave].activeSplitPoints == 0)
2268       // No active split points means that the thread is available as a slave
2269       // for any other thread.
2270       return true;
2271
2272     if(ActiveThreads == 2)
2273       return true;
2274
2275     // Apply the "helpful master" concept if possible.
2276     if(SplitPointStack[slave][Threads[slave].activeSplitPoints-1].slaves[master])
2277       return true;
2278
2279     return false;
2280   }
2281
2282
2283   // idle_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2284   // a slave for the thread with threadID "master".
2285
2286   bool idle_thread_exists(int master) {
2287     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2288     assert(ActiveThreads > 1);
2289
2290     for(int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2291       if(thread_is_available(i, master))
2292         return true;
2293     return false;
2294   }
2295
2296
2297   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2298   // several threads at PV nodes.  If it does not succeed in splitting the
2299   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2300   // split point objects), the function immediately returns false.  If
2301   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2302   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2303   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2304   // helper threads that they have been assigned work.  This will cause them
2305   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv().  When all
2306   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2307   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2308
2309   bool split(const Position &p, SearchStack *sstck, int ply,
2310              Value *alpha, Value *beta, Value *bestValue,
2311              Depth depth, int *moves,
2312              MovePicker *mp, Bitboard dcCandidates, int master, bool pvNode) {
2313     assert(p.is_ok());
2314     assert(sstck != NULL);
2315     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2316     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE && *bestValue <= *alpha);
2317     assert(!pvNode || *alpha < *beta);
2318     assert(*beta <= VALUE_INFINITE);
2319     assert(depth > Depth(0));
2320     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2321     assert(ActiveThreads > 1);
2322
2323     SplitPoint *splitPoint;
2324     int i;
2325
2326     lock_grab(&MPLock);
2327
2328     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2329     // active split points, don't split:
2330     if(!idle_thread_exists(master) ||
2331        Threads[master].activeSplitPoints >= MaxActiveSplitPoints) {
2332       lock_release(&MPLock);
2333       return false;
2334     }
2335
2336     // Pick the next available split point object from the split point stack:
2337     splitPoint = SplitPointStack[master] + Threads[master].activeSplitPoints;
2338     Threads[master].activeSplitPoints++;
2339
2340     // Initialize the split point object:
2341     splitPoint->parent = Threads[master].splitPoint;
2342     splitPoint->finished = false;
2343     splitPoint->ply = ply;
2344     splitPoint->depth = depth;
2345     splitPoint->alpha = pvNode? *alpha : (*beta - 1);
2346     splitPoint->beta = *beta;
2347     splitPoint->pvNode = pvNode;
2348     splitPoint->dcCandidates = dcCandidates;
2349     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2350     splitPoint->master = master;
2351     splitPoint->mp = mp;
2352     splitPoint->moves = *moves;
2353     splitPoint->cpus = 1;
2354     splitPoint->pos.copy(p);
2355     splitPoint->parentSstack = sstck;
2356     for(i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2357       splitPoint->slaves[i] = 0;
2358
2359     // Copy the current position and the search stack to the master thread:
2360     memcpy(splitPoint->sstack[master], sstck, (ply+1)*sizeof(SearchStack));
2361     Threads[master].splitPoint = splitPoint;
2362
2363     // Make copies of the current position and search stack for each thread:
2364     for(i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint;
2365         i++)
2366       if(thread_is_available(i, master)) {
2367         memcpy(splitPoint->sstack[i], sstck, (ply+1)*sizeof(SearchStack));
2368         Threads[i].splitPoint = splitPoint;
2369         splitPoint->slaves[i] = 1;
2370         splitPoint->cpus++;
2371       }
2372
2373     // Tell the threads that they have work to do.  This will make them leave
2374     // their idle loop.
2375     for(i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2376       if(i == master || splitPoint->slaves[i]) {
2377         Threads[i].workIsWaiting = true;
2378         Threads[i].idle = false;
2379         Threads[i].stop = false;
2380       }
2381
2382     lock_release(&MPLock);
2383
2384     // Everything is set up.  The master thread enters the idle loop, from
2385     // which it will instantly launch a search, because its workIsWaiting
2386     // slot is 'true'.  We send the split point as a second parameter to the
2387     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2388     // loop when all threads have finished their work at this split point
2389     // (i.e. when // splitPoint->cpus == 0).
2390     idle_loop(master, splitPoint);
2391
2392     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2393     // finished.  Update alpha, beta and bestvalue, and return:
2394     lock_grab(&MPLock);
2395     if(pvNode) *alpha = splitPoint->alpha;
2396     *beta = splitPoint->beta;
2397     *bestValue = splitPoint->bestValue;
2398     Threads[master].stop = false;
2399     Threads[master].idle = false;
2400     Threads[master].activeSplitPoints--;
2401     Threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
2402     lock_release(&MPLock);
2403
2404     return true;
2405   }
2406
2407
2408   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2409   // to start a new search from the root.
2410
2411   void wake_sleeping_threads() {
2412     if(ActiveThreads > 1) {
2413       for(int i = 1; i < ActiveThreads; i++) {
2414         Threads[i].idle = true;
2415         Threads[i].workIsWaiting = false;
2416       }
2417 #if !defined(_MSC_VER)
2418       pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2419       pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2420       pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2421 #else
2422       for(int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
2423         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2424 #endif
2425     }
2426   }
2427
2428
2429   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2430   // launched.  It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2431   // threadID.  There are two versions of this function; one for POSIX threads
2432   // and one for Windows threads.
2433
2434 #if !defined(_MSC_VER)
2435
2436   void *init_thread(void *threadID) {
2437     idle_loop(*(int *)threadID, NULL);
2438     return NULL;
2439   }
2440
2441 #else
2442
2443   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2444     idle_loop(*(int *)threadID, NULL);
2445     return NULL;
2446   }
2447
2448 #endif
2449
2450 }