Remove useless variable 'PostFutilityValueMargin'
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2009 Marco Costalba
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "thread.h"
42 #include "tt.h"
43 #include "ucioption.h"
44
45 using std::cout;
46 using std::endl;
47
48 ////
49 //// Local definitions
50 ////
51
52 namespace {
53
54   /// Types
55
56   // IterationInfoType stores search results for each iteration
57   //
58   // Because we use relatively small (dynamic) aspiration window,
59   // there happens many fail highs and fail lows in root. And
60   // because we don't do researches in those cases, "value" stored
61   // here is not necessarily exact. Instead in case of fail high/low
62   // we guess what the right value might be and store our guess
63   // as a "speculated value" and then move on. Speculated values are
64   // used just to calculate aspiration window width, so also if are
65   // not exact is not big a problem.
66
67   struct IterationInfoType {
68
69     IterationInfoType(Value v = Value(0), Value sv = Value(0))
70     : value(v), speculatedValue(sv) {}
71
72     Value value, speculatedValue;
73   };
74
75
76   // The BetaCounterType class is used to order moves at ply one.
77   // Apart for the first one that has its score, following moves
78   // normally have score -VALUE_INFINITE, so are ordered according
79   // to the number of beta cutoffs occurred under their subtree during
80   // the last iteration. The counters are per thread variables to avoid
81   // concurrent accessing under SMP case.
82
83   struct BetaCounterType {
84
85     BetaCounterType();
86     void clear();
87     void add(Color us, Depth d, int threadID);
88     void read(Color us, int64_t& our, int64_t& their);
89   };
90
91
92   // The RootMove class is used for moves at the root at the tree. For each
93   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
94   // in the case of moves which fail low).
95
96   struct RootMove {
97
98     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
99
100     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
101     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
102     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
103     // have equal score but m1 has the higher node count.
104     bool operator<(const RootMove& m) const {
105
106         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
107     }
108
109     Move move;
110     Value score;
111     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
112     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
113   };
114
115
116   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
117   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
118
119   class RootMoveList {
120
121   public:
122     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
123
124     int move_count() const { return count; }
125     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
126     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
127     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
128     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
129     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
130
131     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
132     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
133     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
134     void sort();
135     void sort_multipv(int n);
136
137   private:
138     static const int MaxRootMoves = 500;
139     RootMove moves[MaxRootMoves];
140     int count;
141   };
142
143
144   /// Constants
145
146   // Search depth at iteration 1
147   const Depth InitialDepth = OnePly;
148
149   // Depth limit for selective search
150   const Depth SelectiveDepth = 7 * OnePly;
151
152   // Use internal iterative deepening?
153   const bool UseIIDAtPVNodes = true;
154   const bool UseIIDAtNonPVNodes = true;
155
156   // Internal iterative deepening margin. At Non-PV moves, when
157   // UseIIDAtNonPVNodes is true, we do an internal iterative deepening
158   // search when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
159   const Value IIDMargin = Value(0x100);
160
161   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
162   // better than the second best move.
163   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
164
165   // Problem margin. If the score of the first move at iteration N+1 has
166   // dropped by more than this since iteration N, the boolean variable
167   // "Problem" is set to true, which will make the program spend some extra
168   // time looking for a better move.
169   const Value ProblemMargin = Value(0x28);
170
171   // No problem margin. If the boolean "Problem" is true, and a new move
172   // is found at the root which is less than NoProblemMargin worse than the
173   // best move from the previous iteration, Problem is set back to false.
174   const Value NoProblemMargin = Value(0x14);
175
176   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
177   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
178   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
179
180   // If the TT move is at least SingleReplyMargin better then the
181   // remaining ones we will extend it.
182   const Value SingleReplyMargin = Value(0x20);
183
184   // Margins for futility pruning in the quiescence search, and at frontier
185   // and near frontier nodes.
186   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
187
188   Value FutilityMargins[2 * PLY_MAX_PLUS_2]; // Initialized at startup.
189
190   // Each move futility margin is decreased
191   const Value IncrementalFutilityMargin = Value(0x8);
192
193   // Depth limit for razoring
194   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
195
196   /// Variables initialized by UCI options
197
198   // Depth limit for use of dynamic threat detection
199   Depth ThreatDepth;
200
201   // Last seconds noise filtering (LSN)
202   const bool UseLSNFiltering = true;
203   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
204   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
205   bool loseOnTime = false;
206
207   // Extensions. Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
208   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
209   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
210
211   // Iteration counters
212   int Iteration;
213   BetaCounterType BetaCounter;
214
215   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
216   IterationInfoType IterationInfo[PLY_MAX_PLUS_2];
217   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
218
219   // Search window management
220   int AspirationDelta;
221
222   // MultiPV mode
223   int MultiPV;
224
225   // Time managment variables
226   int RootMoveNumber;
227   int SearchStartTime;
228   int MaxNodes, MaxDepth;
229   int MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
230   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
231   bool AbortSearch, Quit;
232   bool FailHigh, FailLow, Problem;
233
234   // Show current line?
235   bool ShowCurrentLine;
236
237   // Log file
238   bool UseLogFile;
239   std::ofstream LogFile;
240
241   // Natural logarithmic lookup table and its getter function
242   double lnArray[512];
243   inline double ln(int i) { return lnArray[i]; }
244
245   // MP related variables
246   int ActiveThreads = 1;
247   Depth MinimumSplitDepth;
248   int MaxThreadsPerSplitPoint;
249   Thread Threads[THREAD_MAX];
250   Lock MPLock;
251   Lock IOLock;
252   bool AllThreadsShouldExit = false;
253   SplitPoint SplitPointStack[THREAD_MAX][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
254   bool Idle = true;
255
256 #if !defined(_MSC_VER)
257   pthread_cond_t WaitCond;
258   pthread_mutex_t WaitLock;
259 #else
260   HANDLE SitIdleEvent[THREAD_MAX];
261 #endif
262
263   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different
264   // cache lines (64 bytes each) from the heavy SMP read accessed variables.
265   int NodesSincePoll;
266   int NodesBetweenPolls = 30000;
267
268   // History table
269   History H;
270
271   /// Functions
272
273   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
274   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value& oldAlpha, Value& beta);
275   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
276   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove = MOVE_NONE);
277   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
278   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
279   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
280   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
281   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
282   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
283   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
284   bool value_is_mate(Value value);
285   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
286   Depth extension(const Position&, Move, bool, bool, bool, bool, bool, bool*);
287   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
288   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
289   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
290   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
291   Depth calculate_reduction(double baseReduction, int moveCount, Depth depth, double reductionInhibitor);
292   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
293   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
294   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
295
296   bool fail_high_ply_1();
297   int current_search_time();
298   int nps();
299   void poll();
300   void ponderhit();
301   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
302   void wait_for_stop_or_ponderhit();
303   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
304
305   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp);
306   void init_split_point_stack();
307   void destroy_split_point_stack();
308   bool thread_should_stop(int threadID);
309   bool thread_is_available(int slave, int master);
310   bool idle_thread_exists(int master);
311   bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply,
312              Value *alpha, Value *beta, Value *bestValue,
313              const Value futilityValue, Depth depth, int *moves,
314              MovePicker *mp, int master, bool pvNode);
315   void wake_sleeping_threads();
316
317 #if !defined(_MSC_VER)
318   void *init_thread(void *threadID);
319 #else
320   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
321 #endif
322
323 }
324
325
326 ////
327 //// Functions
328 ////
329
330
331 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
332 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
333
334 int perft(Position& pos, Depth depth)
335 {
336     Move move;
337     int sum = 0;
338     MovePicker mp = MovePicker(pos, MOVE_NONE, depth, H);
339
340     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
341     // the moves, just to count them.
342     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
343     {
344         while (mp.get_next_move()) sum++;
345         return sum;
346     }
347
348     // Loop through all legal moves
349     CheckInfo ci(pos);
350     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
351     {
352         StateInfo st;
353         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
354         sum += perft(pos, depth - OnePly);
355         pos.undo_move(move);
356     }
357     return sum;
358 }
359
360
361 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
362 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
363 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
364 /// when a quit command is received during the search.
365
366 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
367            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
368            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
369
370   // Initialize global search variables
371   Idle = StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = false;
372   FailHigh = FailLow = Problem = false;
373   NodesSincePoll = 0;
374   SearchStartTime = get_system_time();
375   ExactMaxTime = maxTime;
376   MaxDepth = maxDepth;
377   MaxNodes = maxNodes;
378   InfiniteSearch = infinite;
379   PonderSearch = ponder;
380   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
381
382   // Look for a book move, only during games, not tests
383   if (UseTimeManagement && !ponder && get_option_value_bool("OwnBook"))
384   {
385       Move bookMove;
386       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
387           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
388
389       bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
390       if (bookMove != MOVE_NONE)
391       {
392           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
393           return true;
394       }
395   }
396
397   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
398   {
399       Threads[i].nodes = 0ULL;
400       Threads[i].failHighPly1 = false;
401   }
402
403   if (button_was_pressed("New Game"))
404       loseOnTime = false; // Reset at the beginning of a new game
405
406   // Read UCI option values
407   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
408   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
409       TT.clear();
410
411   bool PonderingEnabled = get_option_value_bool("Ponder");
412   MultiPV = get_option_value_int("MultiPV");
413
414   CheckExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
415   CheckExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
416
417   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
418   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
419
420   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
421   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
422
423   PassedPawnExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
424   PassedPawnExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
425
426   PawnEndgameExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
427   PawnEndgameExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
428
429   MateThreatExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
430   MateThreatExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
431
432   ThreatDepth   = get_option_value_int("Threat Depth") * OnePly;
433
434   Chess960 = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
435   ShowCurrentLine = get_option_value_bool("UCI_ShowCurrLine");
436   UseLogFile = get_option_value_bool("Use Search Log");
437   if (UseLogFile)
438       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
439
440   MinimumSplitDepth = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
441   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
442
443   read_weights(pos.side_to_move());
444
445   // Set the number of active threads
446   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
447   if (newActiveThreads != ActiveThreads)
448   {
449       ActiveThreads = newActiveThreads;
450       init_eval(ActiveThreads);
451       // HACK: init_eval() destroys the static castleRightsMask[] array in the
452       // Position class. The below line repairs the damage.
453       Position p(pos.to_fen());
454       assert(pos.is_ok());
455   }
456
457   // Wake up sleeping threads
458   wake_sleeping_threads();
459
460   for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
461       assert(thread_is_available(i, 0));
462
463   // Set thinking time
464   int myTime = time[side_to_move];
465   int myIncrement = increment[side_to_move];
466   if (UseTimeManagement)
467   {
468       if (!movesToGo) // Sudden death time control
469       {
470           if (myIncrement)
471           {
472               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
473               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
474           }
475           else // Blitz game without increment
476           {
477               MaxSearchTime = myTime / 30;
478               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
479           }
480       }
481       else // (x moves) / (y minutes)
482       {
483           if (movesToGo == 1)
484           {
485               MaxSearchTime = myTime / 2;
486               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
487           }
488           else
489           {
490               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
491               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
492           }
493       }
494
495       if (PonderingEnabled)
496       {
497           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
498           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
499       }
500   }
501
502   // Set best NodesBetweenPolls interval
503   if (MaxNodes)
504       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
505   else if (myTime && myTime < 1000)
506       NodesBetweenPolls = 1000;
507   else if (myTime && myTime < 5000)
508       NodesBetweenPolls = 5000;
509   else
510       NodesBetweenPolls = 30000;
511
512   // Write information to search log file
513   if (UseLogFile)
514       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
515               << "infinite: "  << infinite
516               << " ponder: "   << ponder
517               << " time: "     << myTime
518               << " increment: " << myIncrement
519               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
520
521   // LSN filtering. Used only for developing purpose. Disabled by default.
522   if (   UseLSNFiltering
523       && loseOnTime)
524   {
525       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
526        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
527            /* wait here */;
528   }
529
530   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
531   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
532
533
534   if (UseLSNFiltering)
535   {
536       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
537       // decide to lose on time.
538       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
539           && myTime < LSNTime
540           && myIncrement == 0
541           && movesToGo == 0
542           && v < -LSNValue)
543       {
544           loseOnTime = true;
545       }
546       else if (loseOnTime)
547       {
548           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
549           loseOnTime = false;
550       }
551   }
552
553   if (UseLogFile)
554       LogFile.close();
555
556   Idle = true;
557   return !Quit;
558 }
559
560
561 /// init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
562 /// and initializes the split point stack and the global locks and condition
563 /// objects.
564
565 void init_threads() {
566
567   volatile int i;
568   bool ok;
569
570 #if !defined(_MSC_VER)
571   pthread_t pthread[1];
572 #endif
573
574   // Init our logarithmic lookup table
575   for (i = 0; i < 512; i++)
576       lnArray[i] = log(double(i)); // log() returns base-e logarithm
577
578   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
579       Threads[i].activeSplitPoints = 0;
580
581   // Init futility margins array
582   FutilityMargins[0] = FutilityMargins[1] = Value(0);
583
584   for (i = 2; i < 2 * PLY_MAX_PLUS_2; i++)
585   {
586       FutilityMargins[i] = Value(112 * bitScanReverse32(i * i / 2)); // FIXME: test using log instead of BSR
587   }
588
589   // Initialize global locks
590   lock_init(&MPLock, NULL);
591   lock_init(&IOLock, NULL);
592
593   init_split_point_stack();
594
595 #if !defined(_MSC_VER)
596   pthread_mutex_init(&WaitLock, NULL);
597   pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
598 #else
599   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
600       SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
601 #endif
602
603   // All threads except the main thread should be initialized to idle state
604   for (i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
605   {
606       Threads[i].stop = false;
607       Threads[i].workIsWaiting = false;
608       Threads[i].idle = true;
609       Threads[i].running = false;
610   }
611
612   // Launch the helper threads
613   for (i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
614   {
615 #if !defined(_MSC_VER)
616       ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
617 #else
618       DWORD iID[1];
619       ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, iID) != NULL);
620 #endif
621
622       if (!ok)
623       {
624           cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
625           Application::exit_with_failure();
626       }
627
628       // Wait until the thread has finished launching
629       while (!Threads[i].running);
630   }
631 }
632
633
634 /// stop_threads() is called when the program exits. It makes all the
635 /// helper threads exit cleanly.
636
637 void stop_threads() {
638
639   ActiveThreads = THREAD_MAX;  // HACK
640   Idle = false;  // HACK
641   wake_sleeping_threads();
642   AllThreadsShouldExit = true;
643   for (int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
644   {
645       Threads[i].stop = true;
646       while (Threads[i].running);
647   }
648   destroy_split_point_stack();
649 }
650
651
652 /// nodes_searched() returns the total number of nodes searched so far in
653 /// the current search.
654
655 int64_t nodes_searched() {
656
657   int64_t result = 0ULL;
658   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
659       result += Threads[i].nodes;
660   return result;
661 }
662
663
664 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
665 // new search from the root.
666 void SearchStack::init(int ply) {
667
668   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
669   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
670   reduction = Depth(0);
671   eval = VALUE_NONE;
672   evalInfo = NULL;
673 }
674
675 void SearchStack::initKillers() {
676
677   mateKiller = MOVE_NONE;
678   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
679       killers[i] = MOVE_NONE;
680 }
681
682 namespace {
683
684   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
685   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
686   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
687   // reached.
688
689   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
690
691     Position p(pos);
692     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
693
694     // searchMoves are verified, copied, scored and sorted
695     RootMoveList rml(p, searchMoves);
696
697     if (rml.move_count() == 0)
698     {
699         if (PonderSearch)
700             wait_for_stop_or_ponderhit();
701
702         return pos.is_check()? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
703     }
704
705     // Print RootMoveList c'tor startup scoring to the standard output,
706     // so that we print information also for iteration 1.
707     cout << "info depth " << 1 << "\ninfo depth " << 1
708          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
709          << " time " << current_search_time()
710          << " nodes " << nodes_searched()
711          << " nps " << nps()
712          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
713
714     // Initialize
715     TT.new_search();
716     H.clear();
717     init_ss_array(ss);
718     IterationInfo[1] = IterationInfoType(rml.get_move_score(0), rml.get_move_score(0));
719     Iteration = 1;
720
721     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
722     Move EasyMove = MOVE_NONE;
723     if (   rml.move_count() == 1
724         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
725         EasyMove = rml.get_move(0);
726
727     // Iterative deepening loop
728     while (Iteration < PLY_MAX)
729     {
730         // Initialize iteration
731         rml.sort();
732         Iteration++;
733         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
734         if (Iteration <= 5)
735             ExtraSearchTime = 0;
736
737         cout << "info depth " << Iteration << endl;
738
739         // Calculate dynamic search window based on previous iterations
740         Value alpha, beta;
741
742         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(IterationInfo[Iteration - 1].value) < VALUE_KNOWN_WIN)
743         {
744             int prevDelta1 = IterationInfo[Iteration - 1].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue;
745             int prevDelta2 = IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 3].speculatedValue;
746
747             int delta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
748
749             delta = (delta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
750             AspirationDelta = delta;
751
752             alpha = Max(IterationInfo[Iteration - 1].value - delta, -VALUE_INFINITE);
753             beta  = Min(IterationInfo[Iteration - 1].value + delta,  VALUE_INFINITE);
754         }
755         else
756         {
757             alpha = - VALUE_INFINITE;
758             beta  =   VALUE_INFINITE;
759         }
760
761         // Search to the current depth
762         Value value = root_search(p, ss, rml, alpha, beta);
763
764         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
765         // been overwritten during the search.
766         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
767
768         if (AbortSearch)
769             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
770
771         //Save info about search result
772         Value speculatedValue;
773         bool fHigh = false;
774         bool fLow = false;
775         Value delta = value - IterationInfo[Iteration - 1].value;
776
777         if (value >= beta)
778         {
779             assert(delta > 0);
780
781             fHigh = true;
782             speculatedValue = value + delta;
783             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 2; // Allocate more time
784         }
785         else if (value <= alpha)
786         {
787             assert(value == alpha);
788             assert(delta < 0);
789
790             fLow = true;
791             speculatedValue = value + delta;
792             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 3; // Allocate more time
793         } else
794             speculatedValue = value;
795
796         speculatedValue = Min(Max(speculatedValue, -VALUE_INFINITE), VALUE_INFINITE);
797         IterationInfo[Iteration] = IterationInfoType(value, speculatedValue);
798
799         // Drop the easy move if it differs from the new best move
800         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
801             EasyMove = MOVE_NONE;
802
803         Problem = false;
804
805         if (UseTimeManagement)
806         {
807             // Time to stop?
808             bool stopSearch = false;
809
810             // Stop search early if there is only a single legal move,
811             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
812             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
813                 stopSearch = true;
814
815             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
816             if (  Iteration >= 6
817                 && abs(IterationInfo[Iteration].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100
818                 && abs(IterationInfo[Iteration-1].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
819                 stopSearch = true;
820
821             // Stop search early if one move seems to be much better than the rest
822             int64_t nodes = nodes_searched();
823             if (   Iteration >= 8
824                 && !fLow
825                 && !fHigh
826                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
827                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
828                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
829                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
830                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
831                 stopSearch = true;
832
833             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
834             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
835                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
836                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
837
838             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
839             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
840             // move at the next iteration anyway.
841             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
842                 stopSearch = true;
843
844             if (stopSearch)
845             {
846                 if (!PonderSearch)
847                     break;
848                 else
849                     StopOnPonderhit = true;
850             }
851         }
852
853         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
854             break;
855     }
856
857     rml.sort();
858
859     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
860     // best move before we are told to do so.
861     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
862         wait_for_stop_or_ponderhit();
863     else
864         // Print final search statistics
865         cout << "info nodes " << nodes_searched()
866              << " nps " << nps()
867              << " time " << current_search_time()
868              << " hashfull " << TT.full() << endl;
869
870     // Print the best move and the ponder move to the standard output
871     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
872     {
873         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
874         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
875     }
876     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
877     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
878         cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
879
880     cout << endl;
881
882     if (UseLogFile)
883     {
884         if (dbg_show_mean)
885             dbg_print_mean(LogFile);
886
887         if (dbg_show_hit_rate)
888             dbg_print_hit_rate(LogFile);
889
890         LogFile << "\nNodes: " << nodes_searched()
891                 << "\nNodes/second: " << nps()
892                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]);
893
894         StateInfo st;
895         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
896         LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) << endl;
897     }
898     return rml.get_move_score(0);
899   }
900
901
902   // root_search() is the function which searches the root node. It is
903   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
904   // scheme and prints some information to the standard output.
905
906   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value& oldAlpha, Value& beta) {
907
908     Value alpha = oldAlpha;
909     Value value;
910     CheckInfo ci(pos);
911     int researchCount = 0;
912     bool isCheck = pos.is_check();
913
914     // Evaluate the position statically
915     EvalInfo ei;
916     if (!isCheck)
917         ss[0].eval = evaluate(pos, ei, 0);
918     else
919         ss[0].eval = VALUE_NONE;
920
921     while(1) // Fail low loop
922     {
923
924     // Loop through all the moves in the root move list
925     for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
926     {
927         if (alpha >= beta)
928         {
929             // We failed high, invalidate and skip next moves, leave node-counters
930             // and beta-counters as they are and quickly return, we will try to do
931             // a research at the next iteration with a bigger aspiration window.
932             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
933             continue;
934         }
935         int64_t nodes;
936         Move move;
937         StateInfo st;
938         Depth depth, ext, newDepth;
939
940         RootMoveNumber = i + 1;
941         FailHigh = false;
942
943         // Save the current node count before the move is searched
944         nodes = nodes_searched();
945
946         // Reset beta cut-off counters
947         BetaCounter.clear();
948
949         // Pick the next root move, and print the move and the move number to
950         // the standard output.
951         move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
952
953         if (current_search_time() >= 1000)
954             cout << "info currmove " << move
955                  << " currmovenumber " << RootMoveNumber << endl;
956
957         // Decide search depth for this move
958         bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
959         bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
960         bool dangerous;
961         depth =  (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
962         ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
963         newDepth = depth + ext;
964
965         value = - VALUE_INFINITE;
966
967         while (1) // Fail high loop
968         {
969
970         // Make the move, and search it
971         pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
972
973         if (i < MultiPV || value > alpha)
974         {
975             // Aspiration window is disabled in multi-pv case
976             if (MultiPV > 1)
977                 alpha = -VALUE_INFINITE;
978
979             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
980
981             // If the value has dropped a lot compared to the last iteration,
982             // set the boolean variable Problem to true. This variable is used
983             // for time managment: When Problem is true, we try to complete the
984             // current iteration before playing a move.
985             Problem = (   Iteration >= 2
986                        && value <= IterationInfo[Iteration - 1].value - ProblemMargin);
987
988             if (Problem && StopOnPonderhit)
989                 StopOnPonderhit = false;
990         }
991         else
992         {
993             // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
994             // if the move fails high will be re-searched at full depth.
995             bool doFullDepthSearch = true;
996
997             if (   depth >= 3*OnePly // FIXME was newDepth
998                 && !dangerous
999                 && !captureOrPromotion
1000                 && !move_is_castle(move))
1001             {
1002                 ss[0].reduction = calculate_reduction(0.5, RootMoveNumber - MultiPV + 1, depth, 6.0);
1003                 if (ss[0].reduction)
1004                 {
1005                     value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[0].reduction, 1, true, 0);
1006                     doFullDepthSearch = (value > alpha);
1007                 }
1008             }
1009
1010             if (doFullDepthSearch)
1011             {
1012                 ss[0].reduction = Depth(0);
1013                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
1014
1015                 if (value > alpha)
1016                 {
1017                     // Fail high! Set the boolean variable FailHigh to true, and
1018                     // re-search the move using a PV search. The variable FailHigh
1019                     // is used for time managment: We try to avoid aborting the
1020                     // search prematurely during a fail high research.
1021                     FailHigh = true;
1022                     value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
1023                 }
1024             }
1025         }
1026
1027         pos.undo_move(move);
1028
1029         if (AbortSearch || value < beta)
1030             break; // We are not failing high
1031
1032         // We are failing high and going to do a research. It's important to update score
1033         // before research in case we run out of time while researching.
1034         rml.set_move_score(i, value);
1035         update_pv(ss, 0);
1036         TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
1037         rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
1038
1039         // Print search information to the standard output
1040         cout << "info depth " << Iteration
1041              << " score " << value_to_string(value)
1042              << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
1043                 ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
1044              << " time "  << current_search_time()
1045              << " nodes " << nodes_searched()
1046              << " nps "   << nps()
1047              << " pv ";
1048
1049         for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
1050             cout << ss[0].pv[j] << " ";
1051
1052         cout << endl;
1053
1054         if (UseLogFile)
1055         {
1056             ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
1057                             : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
1058
1059             LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
1060                                  nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
1061         }
1062
1063         // Prepare for research
1064         researchCount++;
1065         beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCount), VALUE_INFINITE);
1066
1067         } // End of fail high loop
1068
1069         // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
1070         // was aborted because the user interrupted the search or because we
1071         // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1072         // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
1073         // move and/or PV.
1074         if (AbortSearch)
1075             break;
1076
1077         // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
1078         // info is used to sort the root moves at the next iteration.
1079         int64_t our, their;
1080         BetaCounter.read(pos.side_to_move(), our, their);
1081         rml.set_beta_counters(i, our, their);
1082         rml.set_move_nodes(i, nodes_searched() - nodes);
1083
1084         assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
1085
1086         if (value <= alpha && i >= MultiPV)
1087             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
1088         else
1089         {
1090             // PV move or new best move!
1091
1092             // Update PV
1093             rml.set_move_score(i, value);
1094             update_pv(ss, 0);
1095             TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
1096             rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
1097
1098             if (MultiPV == 1)
1099             {
1100                 // We record how often the best move has been changed in each
1101                 // iteration. This information is used for time managment: When
1102                 // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1103                 if (i > 0)
1104                     BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
1105
1106                 // Print search information to the standard output
1107                 cout << "info depth " << Iteration
1108                      << " score " << value_to_string(value)
1109                      << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
1110                         ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
1111                      << " time "  << current_search_time()
1112                      << " nodes " << nodes_searched()
1113                      << " nps "   << nps()
1114                      << " pv ";
1115
1116                 for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
1117                     cout << ss[0].pv[j] << " ";
1118
1119                 cout << endl;
1120
1121                 if (UseLogFile)
1122                 {
1123                     ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
1124                                     : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
1125
1126                     LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
1127                                          nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
1128                 }
1129                 if (value > alpha)
1130                     alpha = value;
1131
1132                 // Reset the global variable Problem to false if the value isn't too
1133                 // far below the final value from the last iteration.
1134                 if (value > IterationInfo[Iteration - 1].value - NoProblemMargin)
1135                     Problem = false;
1136             }
1137             else // MultiPV > 1
1138             {
1139                 rml.sort_multipv(i);
1140                 for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
1141                 {
1142                     cout << "info multipv " << j + 1
1143                          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
1144                          << " depth " << ((j <= i)? Iteration : Iteration - 1)
1145                          << " time " << current_search_time()
1146                          << " nodes " << nodes_searched()
1147                          << " nps " << nps()
1148                          << " pv ";
1149
1150                     for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
1151                         cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1152
1153                     cout << endl;
1154                 }
1155                 alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV-1));
1156             }
1157         } // PV move or new best move
1158
1159         assert(alpha >= oldAlpha);
1160
1161         FailLow = (alpha == oldAlpha);
1162     }
1163
1164     if (AbortSearch || alpha > oldAlpha)
1165         break; // End search, we are not failing low
1166
1167     // Prepare for research
1168     researchCount++;
1169     alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCount), -VALUE_INFINITE);
1170     oldAlpha = alpha;
1171
1172     } // Fail low loop
1173
1174     return alpha;
1175   }
1176
1177
1178   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1179
1180   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1181                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1182
1183     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1184     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1185     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1186     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1187
1188     Move movesSearched[256];
1189     StateInfo st;
1190     const TTEntry* tte;
1191     Move ttMove, move;
1192     Depth ext, newDepth;
1193     Value oldAlpha, value;
1194     bool isCheck, mateThreat, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1195     int moveCount = 0;
1196     Value bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1197
1198     if (depth < OnePly)
1199         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1200
1201     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1202     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1203     init_node(ss, ply, threadID);
1204
1205     // After init_node() that calls poll()
1206     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1207         return Value(0);
1208
1209     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1210         return VALUE_DRAW;
1211
1212     // Mate distance pruning
1213     oldAlpha = alpha;
1214     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1215     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1216     if (alpha >= beta)
1217         return alpha;
1218
1219     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1220     // pruning, but only for move ordering. This is to avoid problems in
1221     // the following areas:
1222     //
1223     // * Repetition draw detection
1224     // * Fifty move rule detection
1225     // * Searching for a mate
1226     // * Printing of full PV line
1227     //
1228     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1229     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1230
1231     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1232     if (   UseIIDAtPVNodes
1233         && depth >= 5*OnePly
1234         && ttMove == MOVE_NONE)
1235     {
1236         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1237         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1238         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1239     }
1240
1241     isCheck = pos.is_check();
1242     if (!isCheck)
1243     {
1244         // Update gain statistics of the previous move that lead
1245         // us in this position.
1246         EvalInfo ei;
1247         ss[ply].eval = evaluate(pos, ei, threadID);
1248         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1249     }
1250
1251     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1252     // to search all moves
1253     mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1254     CheckInfo ci(pos);
1255     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1256
1257     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
1258     // occurs.
1259     while (   alpha < beta
1260            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1261            && !thread_should_stop(threadID))
1262     {
1263       assert(move_is_ok(move));
1264
1265       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1266       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1267       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1268
1269       // Decide the new search depth
1270       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1271
1272       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1273       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1274       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1275       if (   depth >= 6 * OnePly
1276           && tte
1277           && move == tte->move()
1278           && ext < OnePly
1279           && is_lower_bound(tte->type())
1280           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1281       {
1282           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1283
1284           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1285           {
1286               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingleReplyMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1287
1288               if (excValue < ttValue - SingleReplyMargin)
1289                   ext = OnePly;
1290           }
1291       }
1292
1293       newDepth = depth - OnePly + ext;
1294
1295       // Update current move
1296       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1297
1298       // Make and search the move
1299       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1300
1301       if (moveCount == 1) // The first move in list is the PV
1302           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1303       else
1304       {
1305         // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1306         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1307         bool doFullDepthSearch = true;
1308
1309         if (    depth >= 3*OnePly
1310             && !dangerous
1311             && !captureOrPromotion
1312             && !move_is_castle(move)
1313             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1314         {
1315             ss[ply].reduction = calculate_reduction(0.5, moveCount, depth, 6.0);
1316             if (ss[ply].reduction)
1317             {
1318                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1319                 doFullDepthSearch = (value > alpha);
1320             }
1321         }
1322
1323         if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
1324         {
1325             ss[ply].reduction = Depth(0);
1326             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1327             if (value > alpha && value < beta)
1328             {
1329                 // When the search fails high at ply 1 while searching the first
1330                 // move at the root, set the flag failHighPly1. This is used for
1331                 // time managment:  We don't want to stop the search early in
1332                 // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
1333                 // result in a big drop in score at the root.
1334                 if (ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
1335                     Threads[threadID].failHighPly1 = true;
1336
1337                 // A fail high occurred. Re-search at full window (pv search)
1338                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1339                 Threads[threadID].failHighPly1 = false;
1340           }
1341         }
1342       }
1343       pos.undo_move(move);
1344
1345       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1346
1347       // New best move?
1348       if (value > bestValue)
1349       {
1350           bestValue = value;
1351           if (value > alpha)
1352           {
1353               alpha = value;
1354               update_pv(ss, ply);
1355               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1356                   ss[ply].mateKiller = move;
1357           }
1358           // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
1359           // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
1360           // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
1361           if (   ply == 1
1362               && Iteration >= 2
1363               && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
1364               Problem = true;
1365       }
1366
1367       // Split?
1368       if (   ActiveThreads > 1
1369           && bestValue < beta
1370           && depth >= MinimumSplitDepth
1371           && Iteration <= 99
1372           && idle_thread_exists(threadID)
1373           && !AbortSearch
1374           && !thread_should_stop(threadID)
1375           && split(pos, ss, ply, &alpha, &beta, &bestValue, VALUE_NONE,
1376                    depth, &moveCount, &mp, threadID, true))
1377           break;
1378     }
1379
1380     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1381     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1382     if (moveCount == 0)
1383         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1384
1385     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1386     // history counters, and killer moves.
1387     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1388         return bestValue;
1389
1390     if (bestValue <= oldAlpha)
1391         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1392
1393     else if (bestValue >= beta)
1394     {
1395         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1396         move = ss[ply].pv[ply];
1397         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1398         {
1399             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1400             update_killers(move, ss[ply]);
1401         }
1402         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1403     }
1404     else
1405         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1406
1407     return bestValue;
1408   }
1409
1410
1411   // search() is the search function for zero-width nodes.
1412
1413   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1414                int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1415
1416     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1417     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1418     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1419
1420     Move movesSearched[256];
1421     EvalInfo ei;
1422     StateInfo st;
1423     const TTEntry* tte;
1424     Move ttMove, move;
1425     Depth ext, newDepth;
1426     Value bestValue, staticValue, nullValue, value, futilityValue, futilityValueScaled;
1427     bool isCheck, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1428     bool mateThreat = false;
1429     int moveCount = 0;
1430     futilityValue = staticValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1431
1432     if (depth < OnePly)
1433         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1434
1435     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1436     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1437     init_node(ss, ply, threadID);
1438
1439     // After init_node() that calls poll()
1440     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1441         return Value(0);
1442
1443     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1444         return VALUE_DRAW;
1445
1446     // Mate distance pruning
1447     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1448         return beta;
1449
1450     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1451         return beta - 1;
1452
1453     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1454     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exsists.
1455     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1456
1457     // Transposition table lookup
1458     tte = TT.retrieve(posKey);
1459     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1460
1461     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1462     {
1463         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1464         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1465     }
1466
1467     isCheck = pos.is_check();
1468
1469     // Calculate depth dependant futility pruning parameters
1470     const int FutilityMoveCountMargin = 3 + (1 << (3 * int(depth) / 8));
1471
1472     // Evaluate the position statically
1473     if (!isCheck)
1474     {
1475         if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1476             staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1477         else
1478         {
1479             staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1480             ss[ply].evalInfo = &ei;
1481         }
1482
1483         ss[ply].eval = staticValue;
1484         futilityValue = staticValue + FutilityMargins[int(depth)]; //FIXME: Remove me, only for split
1485         staticValue = refine_eval(tte, staticValue, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1486         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1487     }
1488
1489     // Do a "stand pat". If we are above beta by a good margin then
1490     // return immediately.
1491     // FIXME: test with added condition 'allowNullmove || depth <= OnePly' and !value_is_mate(beta)
1492     // FIXME: test with modified condition 'depth < RazorDepth'
1493     if (  !isCheck
1494         && depth < SelectiveDepth
1495         && staticValue - FutilityMargins[int(depth)] >= beta)
1496         return staticValue - FutilityMargins[int(depth)];
1497
1498     // Null move search
1499     if (    allowNullmove
1500         &&  depth > OnePly
1501         && !isCheck
1502         && !value_is_mate(beta)
1503         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1504         &&  staticValue >= beta - NullMoveMargin)
1505     {
1506         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1507
1508         pos.do_null_move(st);
1509
1510         // Null move dynamic reduction based on depth
1511         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1512
1513         // Null move dynamic reduction based on value
1514         if (staticValue - beta > PawnValueMidgame)
1515             R++;
1516
1517         nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1518
1519         pos.undo_null_move();
1520
1521         if (nullValue >= beta)
1522         {
1523             if (depth < 6 * OnePly)
1524                 return beta;
1525
1526             // Do zugzwang verification search
1527             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1528             if (v >= beta)
1529                 return beta;
1530         } else {
1531             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1532             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1533             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1534             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1535             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1536             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1537             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1538                 mateThreat = true;
1539
1540             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1541             if (   depth < ThreatDepth
1542                 && ss[ply - 1].reduction
1543                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1544                 return beta - 1;
1545         }
1546     }
1547     // Null move search not allowed, try razoring
1548     else if (   !value_is_mate(beta)
1549              && !isCheck
1550              && depth < RazorDepth
1551              && staticValue < beta - (NullMoveMargin + 16 * depth)
1552              && ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1553              && ttMove == MOVE_NONE
1554              && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1555     {
1556         Value rbeta = beta - (NullMoveMargin + 16 * depth);
1557         Value v = qsearch(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1558         if (v < rbeta)
1559           return v;
1560     }
1561
1562     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1563     if (UseIIDAtNonPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 8*OnePly &&
1564         !isCheck && ss[ply].eval >= beta - IIDMargin)
1565     {
1566         search(pos, ss, beta, Min(depth/2, depth-2*OnePly), ply, false, threadID);
1567         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1568         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1569     }
1570
1571     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1572     // to search all moves.
1573     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1574     CheckInfo ci(pos);
1575
1576     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1577     while (   bestValue < beta
1578            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1579            && !thread_should_stop(threadID))
1580     {
1581       assert(move_is_ok(move));
1582
1583       if (move == excludedMove)
1584           continue;
1585
1586       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1587       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1588       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1589
1590       // Decide the new search depth
1591       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1592
1593       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1594       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1595       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1596       if (   depth >= 8 * OnePly
1597           && tte
1598           && move == tte->move()
1599           && !excludedMove // Do not allow recursive single-reply search
1600           && ext < OnePly
1601           && is_lower_bound(tte->type())
1602           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1603       {
1604           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1605
1606           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1607           {
1608               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingleReplyMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1609
1610               if (excValue < ttValue - SingleReplyMargin)
1611                   ext = OnePly;
1612           }
1613       }
1614
1615       newDepth = depth - OnePly + ext;
1616
1617       // Update current move
1618       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1619
1620       // Futility pruning for captures
1621       // FIXME: test disabling 'Futility pruning for captures'
1622       // FIXME: test with 'newDepth < RazorDepth'
1623       Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1624
1625       if (   !isCheck
1626           && newDepth < SelectiveDepth
1627           && !dangerous
1628           && pos.move_is_capture(move)
1629           && !pos.move_is_check(move, ci)
1630           && !move_is_promotion(move)
1631           && move != ttMove
1632           && !move_is_ep(move)
1633           && (pos.type_of_piece_on(move_to(move)) != PAWN || !pos.pawn_is_passed(them, move_to(move)))) // Do not prune passed pawn captures
1634       {
1635           int preFutilityValueMargin = 0;
1636
1637           if (newDepth >= OnePly)
1638               preFutilityValueMargin = FutilityMargins[int(newDepth)];
1639
1640           Value futilityCaptureValue = ss[ply].eval + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move)) + preFutilityValueMargin + ei.futilityMargin + 90;
1641
1642           if (futilityCaptureValue < beta)
1643           {
1644               if (futilityCaptureValue > bestValue)
1645                   bestValue = futilityCaptureValue;
1646               continue;
1647           }
1648       }
1649
1650       // Futility pruning
1651       if (   !isCheck
1652           && !dangerous
1653           && !captureOrPromotion
1654           && !move_is_castle(move)
1655           &&  move != ttMove)
1656       {
1657           // Move count based pruning
1658           if (   moveCount >= FutilityMoveCountMargin
1659               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1660               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1661               continue;
1662
1663           // Value based pruning
1664           Depth predictedDepth = newDepth;
1665
1666           //FIXME: We are ignoring condition: depth >= 3*OnePly, BUG??
1667           ss[ply].reduction = calculate_reduction(0.5, moveCount, depth, 3.0);
1668           if (ss[ply].reduction)
1669               predictedDepth -= ss[ply].reduction;
1670
1671           if (predictedDepth < SelectiveDepth)
1672           {
1673               int preFutilityValueMargin = 0;
1674               if (predictedDepth >= OnePly)
1675                   preFutilityValueMargin = FutilityMargins[int(predictedDepth)];
1676
1677               preFutilityValueMargin += H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_from(move), move_to(move)) + 45;
1678
1679               futilityValueScaled = ss[ply].eval + preFutilityValueMargin - moveCount * IncrementalFutilityMargin;
1680
1681               if (futilityValueScaled < beta)
1682               {
1683                   if (futilityValueScaled > bestValue)
1684                       bestValue = futilityValueScaled;
1685                   continue;
1686               }
1687           }
1688       }
1689
1690       // Make and search the move
1691       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1692
1693       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1694       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1695       bool doFullDepthSearch = true;
1696
1697       if (    depth >= 3*OnePly
1698           && !dangerous
1699           && !captureOrPromotion
1700           && !move_is_castle(move)
1701           && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1702       {
1703           ss[ply].reduction = calculate_reduction(0.5, moveCount, depth, 3.0);
1704           if (ss[ply].reduction)
1705           {
1706               value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1707               doFullDepthSearch = (value >= beta);
1708           }
1709       }
1710
1711       if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
1712       {
1713           ss[ply].reduction = Depth(0);
1714           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1715       }
1716       pos.undo_move(move);
1717
1718       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1719
1720       // New best move?
1721       if (value > bestValue)
1722       {
1723           bestValue = value;
1724           if (value >= beta)
1725               update_pv(ss, ply);
1726
1727           if (value == value_mate_in(ply + 1))
1728               ss[ply].mateKiller = move;
1729       }
1730
1731       // Split?
1732       if (   ActiveThreads > 1
1733           && bestValue < beta
1734           && depth >= MinimumSplitDepth
1735           && Iteration <= 99
1736           && idle_thread_exists(threadID)
1737           && !AbortSearch
1738           && !thread_should_stop(threadID)
1739           && split(pos, ss, ply, &beta, &beta, &bestValue, futilityValue, //FIXME: SMP & futilityValue
1740                    depth, &moveCount, &mp, threadID, false))
1741           break;
1742     }
1743
1744     // All legal moves have been searched. A special case: If there were
1745     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1746     if (!moveCount)
1747         return excludedMove ? beta - 1 : (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1748
1749     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1750     // history counters, and killer moves.
1751     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1752         return bestValue;
1753
1754     if (bestValue < beta)
1755         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1756     else
1757     {
1758         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1759         move = ss[ply].pv[ply];
1760         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1761         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1762         {
1763             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1764             update_killers(move, ss[ply]);
1765         }
1766
1767     }
1768
1769     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1770
1771     return bestValue;
1772   }
1773
1774
1775   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1776   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1777   // less than OnePly).
1778
1779   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1780                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1781
1782     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1783     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1784     assert(depth <= 0);
1785     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1786     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1787
1788     EvalInfo ei;
1789     StateInfo st;
1790     Move ttMove, move;
1791     Value staticValue, bestValue, value, futilityBase, futilityValue;
1792     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1793     const TTEntry* tte = NULL;
1794     int moveCount = 0;
1795     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1796
1797     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1798     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1799     init_node(ss, ply, threadID);
1800
1801     // After init_node() that calls poll()
1802     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1803         return Value(0);
1804
1805     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1806         return VALUE_DRAW;
1807
1808     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1809     // pruning, but only for move ordering.
1810     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1811     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1812
1813     if (!pvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1814     {
1815         assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1816
1817         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1818         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1819     }
1820
1821     isCheck = pos.is_check();
1822
1823     // Evaluate the position statically
1824     if (isCheck)
1825         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1826     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1827         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1828     else
1829         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1830
1831     if (!isCheck)
1832     {
1833         ss[ply].eval = staticValue;
1834         update_gains(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply - 1].eval, ss[ply].eval);
1835     }
1836
1837     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1838     // at least beta.
1839     bestValue = staticValue;
1840
1841     if (bestValue >= beta)
1842     {
1843         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1844         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin == 0)
1845             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1846
1847         return bestValue;
1848     }
1849
1850     if (bestValue > alpha)
1851         alpha = bestValue;
1852
1853     // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1854     bool deepChecks = depth == -OnePly && staticValue >= beta - PawnValueMidgame / 8;
1855
1856     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1857     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1858     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1859     // and we are near beta) will be generated.
1860     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1861     CheckInfo ci(pos);
1862     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1863     futilityBase = staticValue + FutilityMarginQS + ei.futilityMargin;
1864
1865     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1866     // occurs.
1867     while (   alpha < beta
1868            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1869     {
1870       assert(move_is_ok(move));
1871
1872       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1873
1874       // Update current move
1875       moveCount++;
1876       ss[ply].currentMove = move;
1877
1878       // Futility pruning
1879       if (   enoughMaterial
1880           && !isCheck
1881           && !pvNode
1882           && !moveIsCheck
1883           &&  move != ttMove
1884           && !move_is_promotion(move)
1885           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1886       {
1887           futilityValue =  futilityBase
1888                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1889                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1890
1891           if (futilityValue < alpha)
1892           {
1893               if (futilityValue > bestValue)
1894                   bestValue = futilityValue;
1895               continue;
1896           }
1897       }
1898
1899       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1900       evasionPrunable =   isCheck
1901                        && bestValue != -VALUE_INFINITE
1902                        && !pos.move_is_capture(move)
1903                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1904                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1905
1906       // Don't search moves with negative SEE values
1907       if (   (!isCheck || evasionPrunable)
1908           &&  move != ttMove
1909           && !move_is_promotion(move)
1910           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1911           continue;
1912
1913       // Make and search the move
1914       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1915       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1916       pos.undo_move(move);
1917
1918       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1919
1920       // New best move?
1921       if (value > bestValue)
1922       {
1923           bestValue = value;
1924           if (value > alpha)
1925           {
1926               alpha = value;
1927               update_pv(ss, ply);
1928           }
1929        }
1930     }
1931
1932     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1933     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1934     if (!moveCount && pos.is_check()) // Mate!
1935         return value_mated_in(ply);
1936
1937     // Update transposition table
1938     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1939     if (bestValue < beta)
1940     {
1941         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation
1942         // of the node, so keep this info to avoid a future evaluation() call.
1943         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.futilityMargin ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1944         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1945     }
1946     else
1947     {
1948         move = ss[ply].pv[ply];
1949         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1950
1951         // Update killers only for good checking moves
1952         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1953             update_killers(move, ss[ply]);
1954     }
1955
1956     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1957
1958     return bestValue;
1959   }
1960
1961
1962   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1963   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1964   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1965   // table, done a null move search, and searched the first move before
1966   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1967   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1968   // care of after we return from the split point.
1969
1970   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1971
1972     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1973     assert(ActiveThreads > 1);
1974
1975     Position pos(*sp->pos);
1976     CheckInfo ci(pos);
1977     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1978     Value value = -VALUE_INFINITE;
1979     Move move;
1980     int moveCount;
1981     bool isCheck = pos.is_check();
1982     bool useFutilityPruning =     sp->depth < SelectiveDepth
1983                               && !isCheck;
1984
1985     const int FutilityMoveCountMargin = 3 + (1 << (3 * int(sp->depth) / 8));
1986
1987     while (    lock_grab_bool(&(sp->lock))
1988            &&  sp->bestValue < sp->beta
1989            && !thread_should_stop(threadID)
1990            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
1991     {
1992       moveCount = ++sp->moves;
1993       lock_release(&(sp->lock));
1994
1995       assert(move_is_ok(move));
1996
1997       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1998       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1999
2000       ss[sp->ply].currentMove = move;
2001
2002       // Decide the new search depth
2003       bool dangerous;
2004       Depth ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
2005       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
2006
2007       // Prune?
2008       if (    useFutilityPruning
2009           && !dangerous
2010           && !captureOrPromotion)
2011       {
2012           // Move count based pruning
2013           if (   moveCount >= FutilityMoveCountMargin
2014               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
2015               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
2016               continue;
2017
2018           // Value based pruning
2019           Value futilityValueScaled = sp->futilityValue - moveCount * IncrementalFutilityMargin;
2020
2021           if (futilityValueScaled < sp->beta)
2022           {
2023               if (futilityValueScaled > sp->bestValue) // Less then 1% of cases
2024               {
2025                   lock_grab(&(sp->lock));
2026                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
2027                       sp->bestValue = futilityValueScaled;
2028                   lock_release(&(sp->lock));
2029               }
2030               continue;
2031           }
2032       }
2033
2034       // Make and search the move.
2035       StateInfo st;
2036       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
2037
2038       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
2039       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
2040       bool doFullDepthSearch = true;
2041
2042       if (   !dangerous
2043           && !captureOrPromotion
2044           && !move_is_castle(move)
2045           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
2046       {
2047           ss[sp->ply].reduction = calculate_reduction(0.5, moveCount, sp->depth, 3.0);
2048           if (ss[sp->ply].reduction)
2049           {
2050               value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
2051               doFullDepthSearch = (value >= sp->beta);
2052           }
2053       }
2054
2055       if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
2056       {
2057           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
2058           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
2059       }
2060       pos.undo_move(move);
2061
2062       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
2063
2064       if (thread_should_stop(threadID))
2065       {
2066           lock_grab(&(sp->lock));
2067           break;
2068       }
2069
2070       // New best move?
2071       if (value > sp->bestValue) // Less then 2% of cases
2072       {
2073           lock_grab(&(sp->lock));
2074           if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
2075           {
2076               sp->bestValue = value;
2077               if (sp->bestValue >= sp->beta)
2078               {
2079                   sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
2080                   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2081                       if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
2082                           Threads[i].stop = true;
2083
2084                   sp->finished = true;
2085               }
2086           }
2087           lock_release(&(sp->lock));
2088       }
2089     }
2090
2091     /* Here we have the lock still grabbed */
2092
2093     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
2094     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
2095     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
2096         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2097             if (sp->slaves[i])
2098                 Threads[i].stop = true;
2099
2100     sp->cpus--;
2101     sp->slaves[threadID] = 0;
2102
2103     lock_release(&(sp->lock));
2104   }
2105
2106
2107   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
2108   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
2109   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
2110   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
2111   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
2112   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
2113   // after we return from the split point.
2114
2115   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
2116
2117     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2118     assert(ActiveThreads > 1);
2119
2120     Position pos(*sp->pos);
2121     CheckInfo ci(pos);
2122     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
2123     Value value = -VALUE_INFINITE;
2124     int moveCount;
2125     Move move;
2126
2127     while (    lock_grab_bool(&(sp->lock))
2128            &&  sp->alpha < sp->beta
2129            && !thread_should_stop(threadID)
2130            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE)
2131     {
2132       moveCount = ++sp->moves;
2133       lock_release(&(sp->lock));
2134
2135       assert(move_is_ok(move));
2136
2137       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
2138       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
2139
2140       ss[sp->ply].currentMove = move;
2141
2142       // Decide the new search depth
2143       bool dangerous;
2144       Depth ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
2145       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
2146
2147       // Make and search the move.
2148       StateInfo st;
2149       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
2150
2151       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
2152       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
2153       bool doFullDepthSearch = true;
2154
2155       if (   !dangerous
2156           && !captureOrPromotion
2157           && !move_is_castle(move)
2158           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
2159       {
2160           ss[sp->ply].reduction = calculate_reduction(0.5, moveCount, sp->depth, 6.0);
2161           if (ss[sp->ply].reduction)
2162           {
2163               Value localAlpha = sp->alpha;
2164               value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
2165               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
2166           }
2167       }
2168
2169       if (doFullDepthSearch) // Go with full depth non-pv search
2170       {
2171           Value localAlpha = sp->alpha;
2172           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
2173           value = -search(pos, ss, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
2174
2175           if (value > localAlpha && value < sp->beta)
2176           {
2177               // When the search fails high at ply 1 while searching the first
2178               // move at the root, set the flag failHighPly1. This is used for
2179               // time managment: We don't want to stop the search early in
2180               // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
2181               // result in a big drop in score at the root.
2182               if (sp->ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
2183                   Threads[threadID].failHighPly1 = true;
2184
2185               // If another thread has failed high then sp->alpha has been increased
2186               // to be higher or equal then beta, if so, avoid to start a PV search.
2187               localAlpha = sp->alpha;
2188               if (localAlpha < sp->beta)
2189                   value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -localAlpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
2190               else
2191                   assert(thread_should_stop(threadID));
2192
2193               Threads[threadID].failHighPly1 = false;
2194         }
2195       }
2196       pos.undo_move(move);
2197
2198       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
2199
2200       if (thread_should_stop(threadID))
2201       {
2202           lock_grab(&(sp->lock));
2203           break;
2204       }
2205
2206       // New best move?
2207       if (value > sp->bestValue) // Less then 2% of cases
2208       {
2209           lock_grab(&(sp->lock));
2210           if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
2211           {
2212               sp->bestValue = value;
2213               if (value > sp->alpha)
2214               {
2215                   // Ask threads to stop before to modify sp->alpha
2216                   if (value >= sp->beta)
2217                   {
2218                       for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2219                           if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
2220                               Threads[i].stop = true;
2221
2222                       sp->finished = true;
2223                   }
2224
2225                   sp->alpha = value;
2226
2227                   sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
2228                   if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
2229                       ss[sp->ply].mateKiller = move;
2230               }
2231               // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
2232               // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
2233               // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
2234               if (   sp->ply == 1
2235                      && Iteration >= 2
2236                      && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
2237                   Problem = true;
2238           }
2239           lock_release(&(sp->lock));
2240       }
2241     }
2242
2243     /* Here we have the lock still grabbed */
2244
2245     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
2246     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
2247     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
2248         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2249             if (sp->slaves[i])
2250                 Threads[i].stop = true;
2251
2252     sp->cpus--;
2253     sp->slaves[threadID] = 0;
2254
2255     lock_release(&(sp->lock));
2256   }
2257
2258   /// The BetaCounterType class
2259
2260   BetaCounterType::BetaCounterType() { clear(); }
2261
2262   void BetaCounterType::clear() {
2263
2264     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2265         Threads[i].betaCutOffs[WHITE] = Threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2266   }
2267
2268   void BetaCounterType::add(Color us, Depth d, int threadID) {
2269
2270     // Weighted count based on depth
2271     Threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d);
2272   }
2273
2274   void BetaCounterType::read(Color us, int64_t& our, int64_t& their) {
2275
2276     our = their = 0UL;
2277     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2278     {
2279         our += Threads[i].betaCutOffs[us];
2280         their += Threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2281     }
2282   }
2283
2284
2285   /// The RootMoveList class
2286
2287   // RootMoveList c'tor
2288
2289   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2290
2291     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2292     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2293
2294     // Generate all legal moves
2295     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2296
2297     // Add each move to the moves[] array
2298     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2299     {
2300         bool includeMove = includeAllMoves;
2301
2302         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2303             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2304
2305         if (!includeMove)
2306             continue;
2307
2308         // Find a quick score for the move
2309         StateInfo st;
2310         SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2311         init_ss_array(ss);
2312
2313         moves[count].move = cur->move;
2314         pos.do_move(moves[count].move, st);
2315         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
2316         pos.undo_move(moves[count].move);
2317         moves[count].pv[0] = moves[count].move;
2318         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2319         count++;
2320     }
2321     sort();
2322   }
2323
2324
2325   // RootMoveList simple methods definitions
2326
2327   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2328
2329     moves[moveNum].nodes = nodes;
2330     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2331   }
2332
2333   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2334
2335     moves[moveNum].ourBeta = our;
2336     moves[moveNum].theirBeta = their;
2337   }
2338
2339   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2340
2341     int j;
2342
2343     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2344         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2345
2346     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2347   }
2348
2349
2350   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2351   // iteration.
2352
2353   void RootMoveList::sort() {
2354
2355     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2356   }
2357
2358
2359   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2360   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2361   // correctly in MultiPV mode.
2362
2363   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2364
2365     int i,j;
2366
2367     for (i = 1; i <= n; i++)
2368     {
2369         RootMove rm = moves[i];
2370         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2371             moves[j] = moves[j - 1];
2372
2373         moves[j] = rm;
2374     }
2375   }
2376
2377
2378   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2379   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the
2380   // search stack object corresponding to the current node. Once every
2381   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2382   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2383
2384   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2385
2386     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2387     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2388
2389     Threads[threadID].nodes++;
2390
2391     if (threadID == 0)
2392     {
2393         NodesSincePoll++;
2394         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
2395         {
2396             poll();
2397             NodesSincePoll = 0;
2398         }
2399     }
2400     ss[ply].init(ply);
2401     ss[ply + 2].initKillers();
2402
2403     if (Threads[threadID].printCurrentLine)
2404         print_current_line(ss, ply, threadID);
2405   }
2406
2407
2408   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
2409   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
2410   // current node.
2411
2412   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2413
2414     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2415
2416     int p;
2417
2418     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2419
2420     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2421         ss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2422
2423     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2424   }
2425
2426
2427   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
2428   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2429   // the PV at the parent node.
2430
2431   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
2432
2433     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2434
2435     int p;
2436
2437     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2438
2439     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2440         ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2441
2442     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2443   }
2444
2445
2446   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2447   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2448   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
2449   // to be the move that was made to reach the current position, while the
2450   // second move is assumed to be a move from the current position.
2451
2452   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
2453
2454     Square f1, t1, f2, t2;
2455     Piece p;
2456
2457     assert(move_is_ok(m1));
2458     assert(move_is_ok(m2));
2459
2460     if (m2 == MOVE_NONE)
2461         return false;
2462
2463     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
2464     f2 = move_from(m2);
2465     t1 = move_to(m1);
2466     if (f2 == t1)
2467         return true;
2468
2469     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
2470     t2 = move_to(m2);
2471     f1 = move_from(m1);
2472     if (t2 == f1)
2473         return true;
2474
2475     // Case 3: Moving through the vacated square
2476     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
2477         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2478       return true;
2479
2480     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
2481     p = pos.piece_on(t1);
2482     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
2483         return true;
2484
2485     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
2486     if (    piece_is_slider(p)
2487         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
2488         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
2489     {
2490         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
2491         // move is the opposite of the checking piece.
2492         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
2493         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
2494
2495         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
2496             return true;
2497     }
2498     return false;
2499   }
2500
2501
2502   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2503   // eventually compensated for the ply.
2504
2505   bool value_is_mate(Value value) {
2506
2507     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2508
2509     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2510           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2511   }
2512
2513
2514   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2515   // killer moves of that ply.
2516
2517   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2518
2519       const Move* k = ss.killers;
2520       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2521           if (*k == m)
2522               return true;
2523
2524       return false;
2525   }
2526
2527
2528   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2529   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
2530   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2531   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2532   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2533   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2534
2535   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool captureOrPromotion,
2536                   bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2537
2538     assert(m != MOVE_NONE);
2539
2540     Depth result = Depth(0);
2541     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
2542
2543     if (*dangerous)
2544     {
2545         if (moveIsCheck)
2546             result += CheckExtension[pvNode];
2547
2548         if (singleEvasion)
2549             result += SingleEvasionExtension[pvNode];
2550
2551         if (mateThreat)
2552             result += MateThreatExtension[pvNode];
2553     }
2554
2555     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2556     {
2557         Color c = pos.side_to_move();
2558         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2559         {
2560             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2561             *dangerous = true;
2562         }
2563         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2564         {
2565             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2566             *dangerous = true;
2567         }
2568     }
2569
2570     if (   captureOrPromotion
2571         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2572         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2573             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2574         && !move_is_promotion(m)
2575         && !move_is_ep(m))
2576     {
2577         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2578         *dangerous = true;
2579     }
2580
2581     if (   pvNode
2582         && captureOrPromotion
2583         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2584         && pos.see_sign(m) >= 0)
2585     {
2586         result += OnePly/2;
2587         *dangerous = true;
2588     }
2589
2590     return Min(result, OnePly);
2591   }
2592
2593
2594   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2595   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
2596   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2597   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
2598   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
2599   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2600   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2601
2602   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2603
2604     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2605   }
2606
2607
2608   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
2609   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2610   // candidates for pruning.
2611
2612   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2613
2614     assert(move_is_ok(m));
2615     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2616     assert(!pos.move_is_check(m));
2617     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2618     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2619
2620     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2621
2622     // Prune if there isn't any threat move
2623     if (threat == MOVE_NONE)
2624         return true;
2625
2626     mfrom = move_from(m);
2627     mto = move_to(m);
2628     tfrom = move_from(threat);
2629     tto = move_to(threat);
2630
2631     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
2632     if (mfrom == tto)
2633         return false;
2634
2635     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
2636     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2637     if (   pos.move_is_capture(threat)
2638         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2639             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2640         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2641         return false;
2642
2643     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2644     // prune safe moves which block its ray.
2645     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2646         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2647         && pos.see_sign(m) >= 0)
2648         return false;
2649
2650     return true;
2651   }
2652
2653
2654   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2655   // can be used at a given point in search.
2656
2657   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2658
2659     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2660
2661     return   (   tte->depth() >= depth
2662               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2663               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2664
2665           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2666               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2667   }
2668
2669
2670   // refine_eval() returns the transposition table score if
2671   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2672
2673   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2674
2675       if (!tte)
2676           return defaultEval;
2677
2678       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2679
2680       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2681           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2682           return v;
2683
2684       return defaultEval;
2685   }
2686
2687   // calculate_reduction() returns reduction in plies based on
2688   // moveCount and depth. Reduction is always at least one ply.
2689
2690   Depth calculate_reduction(double baseReduction, int moveCount, Depth depth, double reductionInhibitor) {
2691
2692     double red = baseReduction + ln(moveCount) * ln(depth / 2) / reductionInhibitor;
2693
2694     if (red >= 1.0)
2695         return Depth(int(floor(red * int(OnePly))));
2696     else
2697         return Depth(0);
2698
2699   }
2700
2701   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2702   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2703
2704   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2705                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2706
2707     Move m;
2708
2709     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2710
2711     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2712     {
2713         m = movesSearched[i];
2714
2715         assert(m != move);
2716
2717         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2718             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2719     }
2720   }
2721
2722
2723   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2724   // among the killer moves of that ply.
2725
2726   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2727
2728     if (m == ss.killers[0])
2729         return;
2730
2731     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2732         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2733
2734     ss.killers[0] = m;
2735   }
2736
2737
2738   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2739   // the static position evaluation before and after the move.
2740
2741   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2742
2743     if (   m != MOVE_NULL
2744         && before != VALUE_NONE
2745         && after != VALUE_NONE
2746         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2747         && !move_is_castle(m)
2748         && !move_is_promotion(m))
2749         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_from(m), move_to(m), -(before + after));
2750   }
2751
2752
2753   // fail_high_ply_1() checks if some thread is currently resolving a fail
2754   // high at ply 1 at the node below the first root node.  This information
2755   // is used for time management.
2756
2757   bool fail_high_ply_1() {
2758
2759     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2760         if (Threads[i].failHighPly1)
2761             return true;
2762
2763     return false;
2764   }
2765
2766
2767   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2768   // since the beginning of the current search.
2769
2770   int current_search_time() {
2771
2772     return get_system_time() - SearchStartTime;
2773   }
2774
2775
2776   // nps() computes the current nodes/second count.
2777
2778   int nps() {
2779
2780     int t = current_search_time();
2781     return (t > 0 ? int((nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2782   }
2783
2784
2785   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2786   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2787   // search.
2788
2789   void poll() {
2790
2791     static int lastInfoTime;
2792     int t = current_search_time();
2793
2794     //  Poll for input
2795     if (Bioskey())
2796     {
2797         // We are line oriented, don't read single chars
2798         std::string command;
2799
2800         if (!std::getline(std::cin, command))
2801             command = "quit";
2802
2803         if (command == "quit")
2804         {
2805             AbortSearch = true;
2806             PonderSearch = false;
2807             Quit = true;
2808             return;
2809         }
2810         else if (command == "stop")
2811         {
2812             AbortSearch = true;
2813             PonderSearch = false;
2814         }
2815         else if (command == "ponderhit")
2816             ponderhit();
2817     }
2818
2819     // Print search information
2820     if (t < 1000)
2821         lastInfoTime = 0;
2822
2823     else if (lastInfoTime > t)
2824         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2825         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2826         lastInfoTime = 0;
2827
2828     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2829     {
2830         lastInfoTime = t;
2831         lock_grab(&IOLock);
2832
2833         if (dbg_show_mean)
2834             dbg_print_mean();
2835
2836         if (dbg_show_hit_rate)
2837             dbg_print_hit_rate();
2838
2839         cout << "info nodes " << nodes_searched() << " nps " << nps()
2840              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2841
2842         lock_release(&IOLock);
2843
2844         if (ShowCurrentLine)
2845             Threads[0].printCurrentLine = true;
2846     }
2847
2848     // Should we stop the search?
2849     if (PonderSearch)
2850         return;
2851
2852     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2853                            && !FailLow
2854                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2855
2856     bool noProblemFound =   !FailHigh
2857                          && !FailLow
2858                          && !fail_high_ply_1()
2859                          && !Problem
2860                          &&  t > 6 * (MaxSearchTime + ExtraSearchTime);
2861
2862     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2863                      || stillAtFirstMove //FIXME: We are not checking any problem flags, BUG?
2864                      || noProblemFound;
2865
2866     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2867         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2868         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && nodes_searched() >= MaxNodes))
2869         AbortSearch = true;
2870   }
2871
2872
2873   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2874   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2875   // it correctly predicted the opponent's move.
2876
2877   void ponderhit() {
2878
2879     int t = current_search_time();
2880     PonderSearch = false;
2881
2882     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2883                            && !FailLow
2884                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2885
2886     bool noProblemFound =   !FailHigh
2887                          && !FailLow
2888                          && !fail_high_ply_1()
2889                          && !Problem
2890                          &&  t > 6 * (MaxSearchTime + ExtraSearchTime);
2891
2892     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2893                      || stillAtFirstMove
2894                      || noProblemFound;
2895
2896     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2897         AbortSearch = true;
2898   }
2899
2900
2901   // print_current_line() prints the current line of search for a given
2902   // thread. Called when the UCI option UCI_ShowCurrLine is 'true'.
2903
2904   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2905
2906     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2907     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2908
2909     if (!Threads[threadID].idle)
2910     {
2911         lock_grab(&IOLock);
2912         cout << "info currline " << (threadID + 1);
2913         for (int p = 0; p < ply; p++)
2914             cout << " " << ss[p].currentMove;
2915
2916         cout << endl;
2917         lock_release(&IOLock);
2918     }
2919     Threads[threadID].printCurrentLine = false;
2920     if (threadID + 1 < ActiveThreads)
2921         Threads[threadID + 1].printCurrentLine = true;
2922   }
2923
2924
2925   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2926
2927   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2928
2929     for (int i = 0; i < 3; i++)
2930     {
2931         ss[i].init(i);
2932         ss[i].initKillers();
2933     }
2934   }
2935
2936
2937   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2938   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2939   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2940   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2941   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2942   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2943
2944   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2945
2946     std::string command;
2947
2948     while (true)
2949     {
2950         if (!std::getline(std::cin, command))
2951             command = "quit";
2952
2953         if (command == "quit")
2954         {
2955             Quit = true;
2956             break;
2957         }
2958         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2959             break;
2960     }
2961   }
2962
2963
2964   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2965   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2966   // object for which the current thread is the master.
2967
2968   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp) {
2969
2970     assert(threadID >= 0 && threadID < THREAD_MAX);
2971
2972     Threads[threadID].running = true;
2973
2974     while (true)
2975     {
2976         if (AllThreadsShouldExit && threadID != 0)
2977             break;
2978
2979         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2980         // instead of wasting CPU time polling for work.
2981         while (threadID != 0 && (Idle || threadID >= ActiveThreads))
2982         {
2983
2984 #if !defined(_MSC_VER)
2985             pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2986             if (Idle || threadID >= ActiveThreads)
2987                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2988
2989             pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2990 #else
2991             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2992 #endif
2993         }
2994
2995       // If this thread has been assigned work, launch a search
2996       if (Threads[threadID].workIsWaiting)
2997       {
2998           assert(!Threads[threadID].idle);
2999
3000           Threads[threadID].workIsWaiting = false;
3001           if (Threads[threadID].splitPoint->pvNode)
3002               sp_search_pv(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
3003           else
3004               sp_search(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
3005
3006           Threads[threadID].idle = true;
3007       }
3008
3009       // If this thread is the master of a split point and all threads have
3010       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
3011       if (waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
3012           return;
3013     }
3014
3015     Threads[threadID].running = false;
3016   }
3017
3018
3019   // init_split_point_stack() is called during program initialization, and
3020   // initializes all split point objects.
3021
3022   void init_split_point_stack() {
3023
3024     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
3025         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
3026         {
3027             SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
3028             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
3029         }
3030   }
3031
3032
3033   // destroy_split_point_stack() is called when the program exits, and
3034   // destroys all locks in the precomputed split point objects.
3035
3036   void destroy_split_point_stack() {
3037
3038     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
3039         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
3040             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
3041   }
3042
3043
3044   // thread_should_stop() checks whether the thread with a given threadID has
3045   // been asked to stop, directly or indirectly. This can happen if a beta
3046   // cutoff has occurred in the thread's currently active split point, or in
3047   // some ancestor of the current split point.
3048
3049   bool thread_should_stop(int threadID) {
3050
3051     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
3052
3053     SplitPoint* sp;
3054
3055     if (Threads[threadID].stop)
3056         return true;
3057     if (ActiveThreads <= 2)
3058         return false;
3059     for (sp = Threads[threadID].splitPoint; sp != NULL; sp = sp->parent)
3060         if (sp->finished)
3061         {
3062             Threads[threadID].stop = true;
3063             return true;
3064         }
3065     return false;
3066   }
3067
3068
3069   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
3070   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
3071   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
3072   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
3073   // some active split point, it is only available as a slave to the other
3074   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
3075   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
3076
3077   bool thread_is_available(int slave, int master) {
3078
3079     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
3080     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
3081     assert(ActiveThreads > 1);
3082
3083     if (!Threads[slave].idle || slave == master)
3084         return false;
3085
3086     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
3087     int localActiveSplitPoints = Threads[slave].activeSplitPoints;
3088
3089     if (localActiveSplitPoints == 0)
3090         // No active split points means that the thread is available as
3091         // a slave for any other thread.
3092         return true;
3093
3094     if (ActiveThreads == 2)
3095         return true;
3096
3097     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
3098     // that is known to be > 0, instead of Threads[slave].activeSplitPoints that
3099     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
3100     if (SplitPointStack[slave][localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
3101         return true;
3102
3103     return false;
3104   }
3105
3106
3107   // idle_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
3108   // a slave for the thread with threadID "master".
3109
3110   bool idle_thread_exists(int master) {
3111
3112     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
3113     assert(ActiveThreads > 1);
3114
3115     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
3116         if (thread_is_available(i, master))
3117             return true;
3118
3119     return false;
3120   }
3121
3122
3123   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
3124   // several threads at PV nodes. If it does not succeed in splitting the
3125   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
3126   // split point objects), the function immediately returns false. If
3127   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
3128   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
3129   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
3130   // helper threads that they have been assigned work. This will cause them
3131   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv(). When all
3132   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
3133   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
3134
3135   bool split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
3136              Value* alpha, Value* beta, Value* bestValue, const Value futilityValue,
3137              Depth depth, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
3138
3139     assert(p.is_ok());
3140     assert(sstck != NULL);
3141     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
3142     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE && *bestValue <= *alpha);
3143     assert(!pvNode || *alpha < *beta);
3144     assert(*beta <= VALUE_INFINITE);
3145     assert(depth > Depth(0));
3146     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
3147     assert(ActiveThreads > 1);
3148
3149     SplitPoint* splitPoint;
3150
3151     lock_grab(&MPLock);
3152
3153     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
3154     // active split points, don't split.
3155     if (   !idle_thread_exists(master)
3156         || Threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
3157     {
3158         lock_release(&MPLock);
3159         return false;
3160     }
3161
3162     // Pick the next available split point object from the split point stack
3163     splitPoint = SplitPointStack[master] + Threads[master].activeSplitPoints;
3164     Threads[master].activeSplitPoints++;
3165
3166     // Initialize the split point object
3167     splitPoint->parent = Threads[master].splitPoint;
3168     splitPoint->finished = false;
3169     splitPoint->ply = ply;
3170     splitPoint->depth = depth;
3171     splitPoint->alpha = pvNode ? *alpha : (*beta - 1);
3172     splitPoint->beta = *beta;
3173     splitPoint->pvNode = pvNode;
3174     splitPoint->bestValue = *bestValue;
3175     splitPoint->futilityValue = futilityValue;
3176     splitPoint->master = master;
3177     splitPoint->mp = mp;
3178     splitPoint->moves = *moves;
3179     splitPoint->cpus = 1;
3180     splitPoint->pos = &p;
3181     splitPoint->parentSstack = sstck;
3182     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
3183         splitPoint->slaves[i] = 0;
3184
3185     Threads[master].idle = false;
3186     Threads[master].stop = false;
3187     Threads[master].splitPoint = splitPoint;
3188
3189     // Allocate available threads setting idle flag to false
3190     for (int i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
3191         if (thread_is_available(i, master))
3192         {
3193             Threads[i].idle = false;
3194             Threads[i].stop = false;
3195             Threads[i].splitPoint = splitPoint;
3196             splitPoint->slaves[i] = 1;
3197             splitPoint->cpus++;
3198         }
3199
3200     assert(splitPoint->cpus > 1);
3201
3202     // We can release the lock because master and slave threads are already booked
3203     lock_release(&MPLock);
3204
3205     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
3206     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
3207     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
3208         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
3209         {
3210             memcpy(splitPoint->sstack[i] + ply - 1, sstck + ply - 1, 3 * sizeof(SearchStack));
3211             Threads[i].workIsWaiting = true; // This makes the slave to exit from idle_loop()
3212         }
3213
3214     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
3215     // which it will instantly launch a search, because its workIsWaiting
3216     // slot is 'true'.  We send the split point as a second parameter to the
3217     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
3218     // loop when all threads have finished their work at this split point
3219     // (i.e. when splitPoint->cpus == 0).
3220     idle_loop(master, splitPoint);
3221
3222     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
3223     // finished. Update alpha, beta and bestValue, and return.
3224     lock_grab(&MPLock);
3225
3226     if (pvNode)
3227         *alpha = splitPoint->alpha;
3228
3229     *beta = splitPoint->beta;
3230     *bestValue = splitPoint->bestValue;
3231     Threads[master].stop = false;
3232     Threads[master].idle = false;
3233     Threads[master].activeSplitPoints--;
3234     Threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
3235
3236     lock_release(&MPLock);
3237     return true;
3238   }
3239
3240
3241   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
3242   // to start a new search from the root.
3243
3244   void wake_sleeping_threads() {
3245
3246     if (ActiveThreads > 1)
3247     {
3248         for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
3249         {
3250             Threads[i].idle = true;
3251             Threads[i].workIsWaiting = false;
3252         }
3253
3254 #if !defined(_MSC_VER)
3255       pthread_mutex_lock(&WaitLock);
3256       pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
3257       pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
3258 #else
3259       for (int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
3260           SetEvent(SitIdleEvent[i]);
3261 #endif
3262     }
3263   }
3264
3265
3266   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
3267   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
3268   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
3269   // threads and one for Windows threads.
3270
3271 #if !defined(_MSC_VER)
3272
3273   void* init_thread(void *threadID) {
3274
3275     idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
3276     return NULL;
3277   }
3278
3279 #else
3280
3281   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
3282
3283     idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
3284     return NULL;
3285   }
3286
3287 #endif
3288
3289 }