]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Fix errouneus reset of ss->threatMove
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cmath>
27 #include <cstring>
28 #include <fstream>
29 #include <iostream>
30 #include <sstream>
31
32 #include "book.h"
33 #include "evaluate.h"
34 #include "history.h"
35 #include "misc.h"
36 #include "movegen.h"
37 #include "movepick.h"
38 #include "lock.h"
39 #include "san.h"
40 #include "search.h"
41 #include "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   enum NodeType { NonPV, PV };
56
57   // Set to true to force running with one thread.
58   // Used for debugging SMP code.
59   const bool FakeSplit = false;
60
61   // ThreadsManager class is used to handle all the threads related stuff in search,
62   // init, starting, parking and, the most important, launching a slave thread at a
63   // split point are what this class does. All the access to shared thread data is
64   // done through this class, so that we avoid using global variables instead.
65
66   class ThreadsManager {
67     /* As long as the single ThreadsManager object is defined as a global we don't
68        need to explicitly initialize to zero its data members because variables with
69        static storage duration are automatically set to zero before enter main()
70     */
71   public:
72     void init_threads();
73     void exit_threads();
74
75     int active_threads() const { return ActiveThreads; }
76     void set_active_threads(int newActiveThreads) { ActiveThreads = newActiveThreads; }
77     void incrementNodeCounter(int threadID) { threads[threadID].nodes++; }
78     void incrementBetaCounter(Color us, Depth d, int threadID) { threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d); }
79
80     void resetNodeCounters();
81     void resetBetaCounters();
82     int64_t nodes_searched() const;
83     void get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const;
84     bool available_thread_exists(int master) const;
85     bool thread_is_available(int slave, int master) const;
86     bool thread_should_stop(int threadID) const;
87     void wake_sleeping_threads();
88     void put_threads_to_sleep();
89     void idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp);
90
91     template <bool Fake>
92     void split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha, const Value beta, Value* bestValue,
93                Depth depth, Move threatMove, bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode);
94
95   private:
96     friend void poll();
97
98     int ActiveThreads;
99     volatile bool AllThreadsShouldExit, AllThreadsShouldSleep;
100     Thread threads[MAX_THREADS];
101
102     Lock MPLock, WaitLock;
103
104 #if !defined(_MSC_VER)
105     pthread_cond_t WaitCond;
106 #else
107     HANDLE SitIdleEvent[MAX_THREADS];
108 #endif
109
110   };
111
112
113   // RootMove struct is used for moves at the root at the tree. For each
114   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
115   // in the case of moves which fail low).
116
117   struct RootMove {
118
119     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
120
121     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
122     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
123     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
124     // have equal score but m1 has the higher beta cut-off count.
125     bool operator<(const RootMove& m) const {
126
127         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
128     }
129
130     Move move;
131     Value score;
132     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
133     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
134   };
135
136
137   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
138   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
139
140   class RootMoveList {
141
142   public:
143     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
144
145     int move_count() const { return count; }
146     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
147     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
148     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
149     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
150     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
151
152     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
153     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
154     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
155     void sort();
156     void sort_multipv(int n);
157
158   private:
159     static const int MaxRootMoves = 500;
160     RootMove moves[MaxRootMoves];
161     int count;
162   };
163
164
165   /// Adjustments
166
167   // Step 6. Razoring
168
169   // Maximum depth for razoring
170   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
171
172   // Dynamic razoring margin based on depth
173   inline Value razor_margin(Depth d) { return Value(0x200 + 0x10 * int(d)); }
174
175   // Step 8. Null move search with verification search
176
177   // Null move margin. A null move search will not be done if the static
178   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
179   const Value NullMoveMargin = Value(0x200);
180
181   // Maximum depth for use of dynamic threat detection when null move fails low
182   const Depth ThreatDepth = 5 * OnePly;
183
184   // Step 9. Internal iterative deepening
185
186   // Minimum depth for use of internal iterative deepening
187   const Depth IIDDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 5 * OnePly /* PV */};
188
189   // At Non-PV nodes we do an internal iterative deepening search
190   // when the static evaluation is bigger then beta - IIDMargin.
191   const Value IIDMargin = Value(0x100);
192
193   // Step 11. Decide the new search depth
194
195   // Extensions. Configurable UCI options
196   // Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
197   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
198   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
199
200   // Minimum depth for use of singular extension
201   const Depth SingularExtensionDepth[2] = { 8 * OnePly /* non-PV */, 6 * OnePly /* PV */};
202
203   // If the TT move is at least SingularExtensionMargin better then the
204   // remaining ones we will extend it.
205   const Value SingularExtensionMargin = Value(0x20);
206
207   // Step 12. Futility pruning
208
209   // Futility margin for quiescence search
210   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
211
212   // Futility lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
213   int32_t FutilityMarginsMatrix[16][64]; // [depth][moveNumber]
214   int FutilityMoveCountArray[32]; // [depth]
215
216   inline Value futility_margin(Depth d, int mn) { return Value(d < 7 * OnePly ? FutilityMarginsMatrix[Max(d, 1)][Min(mn, 63)] : 2 * VALUE_INFINITE); }
217   inline int futility_move_count(Depth d) { return d < 16 * OnePly ? FutilityMoveCountArray[d] : 512; }
218
219   // Step 14. Reduced search
220
221   // Reduction lookup tables (initialized at startup) and their getter functions
222   int8_t ReductionMatrix[2][64][64]; // [pv][depth][moveNumber]
223
224   template <NodeType PV>
225   inline Depth reduction(Depth d, int mn) { return (Depth) ReductionMatrix[PV][Min(d / 2, 63)][Min(mn, 63)]; }
226
227   // Common adjustments
228
229   // Search depth at iteration 1
230   const Depth InitialDepth = OnePly;
231
232   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
233   // better than the second best move.
234   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
235
236
237   /// Global variables
238
239   // Iteration counter
240   int Iteration;
241
242   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
243   Value ValueByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
244   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
245
246   // Search window management
247   int AspirationDelta;
248
249   // MultiPV mode
250   int MultiPV;
251
252   // Time managment variables
253   int SearchStartTime, MaxNodes, MaxDepth, MaxSearchTime;
254   int AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
255   bool UseTimeManagement, InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
256   bool FirstRootMove, AbortSearch, Quit, AspirationFailLow;
257
258   // Log file
259   bool UseLogFile;
260   std::ofstream LogFile;
261
262   // Multi-threads related variables
263   Depth MinimumSplitDepth;
264   int MaxThreadsPerSplitPoint;
265   ThreadsManager TM;
266
267   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different cache
268   // lines (64 bytes each) from the heavy multi-thread read accessed variables.
269   int NodesSincePoll;
270   int NodesBetweenPolls = 30000;
271
272   // History table
273   History H;
274
275   /// Local functions
276
277   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
278   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr);
279
280   template <NodeType PvNode>
281   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
282
283   template <NodeType PvNode>
284   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply);
285
286   template <NodeType PvNode>
287   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
288
289   template <NodeType PvNode>
290   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous);
291
292   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
293   bool value_is_mate(Value value);
294   Value value_to_tt(Value v, int ply);
295   Value value_from_tt(Value v, int ply);
296   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss);
297   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
298   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat);
299   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
300   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
301   void update_killers(Move m, SearchStack* ss);
302   void update_gains(const Position& pos, Move move, Value before, Value after);
303
304   int current_search_time();
305   std::string value_to_uci(Value v);
306   int nps();
307   void poll();
308   void ponderhit();
309   void wait_for_stop_or_ponderhit();
310   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size);
311   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value);
312   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]);
313   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]);
314
315 #if !defined(_MSC_VER)
316   void *init_thread(void *threadID);
317 #else
318   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
319 #endif
320
321 }
322
323
324 ////
325 //// Functions
326 ////
327
328 /// init_threads(), exit_threads() and nodes_searched() are helpers to
329 /// give accessibility to some TM methods from outside of current file.
330
331 void init_threads() { TM.init_threads(); }
332 void exit_threads() { TM.exit_threads(); }
333 int64_t nodes_searched() { return TM.nodes_searched(); }
334
335
336 /// init_search() is called during startup. It initializes various lookup tables
337
338 void init_search() {
339
340   int d;  // depth (OnePly == 2)
341   int hd; // half depth (OnePly == 1)
342   int mc; // moveCount
343
344   // Init reductions array
345   for (hd = 1; hd < 64; hd++) for (mc = 1; mc < 64; mc++)
346   {
347       double    pvRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 4.5;
348       double nonPVRed = 0.33 + log(double(hd)) * log(double(mc)) / 2.25;
349       ReductionMatrix[PV][hd][mc]    = (int8_t) (   pvRed >= 1.0 ? floor(   pvRed * int(OnePly)) : 0);
350       ReductionMatrix[NonPV][hd][mc] = (int8_t) (nonPVRed >= 1.0 ? floor(nonPVRed * int(OnePly)) : 0);
351   }
352
353   // Init futility margins array
354   for (d = 1; d < 16; d++) for (mc = 0; mc < 64; mc++)
355       FutilityMarginsMatrix[d][mc] = 112 * int(log(double(d * d) / 2) / log(2.0) + 1.001) - 8 * mc + 45;
356
357   // Init futility move count array
358   for (d = 0; d < 32; d++)
359       FutilityMoveCountArray[d] = 3 + (1 << (3 * d / 8));
360 }
361
362
363 // SearchStack::init() initializes a search stack entry.
364 // Called at the beginning of search() when starting to examine a new node.
365 void SearchStack::init() {
366
367   currentMove = bestMove = MOVE_NONE;
368 }
369
370 // SearchStack::initKillers() initializes killers for a search stack entry
371 void SearchStack::initKillers() {
372
373   killers[0] = killers[1] = mateKiller = MOVE_NONE;
374 }
375
376
377 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
378 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
379
380 int perft(Position& pos, Depth depth)
381 {
382     StateInfo st;
383     Move move;
384     int sum = 0;
385     MovePicker mp(pos, MOVE_NONE, depth, H);
386
387     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
388     // the moves, just to count them.
389     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
390     {
391         while (mp.get_next_move()) sum++;
392         return sum;
393     }
394
395     // Loop through all legal moves
396     CheckInfo ci(pos);
397     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
398     {
399         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
400         sum += perft(pos, depth - OnePly);
401         pos.undo_move(move);
402     }
403     return sum;
404 }
405
406
407 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
408 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
409 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
410 /// when a quit command is received during the search.
411
412 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int time[], int increment[],
413            int movesToGo, int maxDepth, int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
414
415   // Initialize global search variables
416   StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = AspirationFailLow = false;
417   MaxSearchTime = AbsoluteMaxSearchTime = ExtraSearchTime = 0;
418   NodesSincePoll = 0;
419   TM.resetNodeCounters();
420   SearchStartTime = get_system_time();
421   ExactMaxTime = maxTime;
422   MaxDepth = maxDepth;
423   MaxNodes = maxNodes;
424   InfiniteSearch = infinite;
425   PonderSearch = ponder;
426   UseTimeManagement = !ExactMaxTime && !MaxDepth && !MaxNodes && !InfiniteSearch;
427
428   // Look for a book move, only during games, not tests
429   if (UseTimeManagement && get_option_value_bool("OwnBook"))
430   {
431       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
432           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
433
434       Move bookMove = OpeningBook.get_move(pos, get_option_value_bool("Best Book Move"));
435       if (bookMove != MOVE_NONE)
436       {
437           if (PonderSearch)
438               wait_for_stop_or_ponderhit();
439
440           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
441           return true;
442       }
443   }
444
445   // Read UCI option values
446   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
447   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
448       TT.clear();
449
450   CheckExtension[1]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
451   CheckExtension[0]         = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
452   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
453   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
454   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
455   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
456   PassedPawnExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
457   PassedPawnExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
458   PawnEndgameExtension[1]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
459   PawnEndgameExtension[0]   = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
460   MateThreatExtension[1]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
461   MateThreatExtension[0]    = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
462
463   MinimumSplitDepth       = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
464   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
465   MultiPV                 = get_option_value_int("MultiPV");
466   Chess960                = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
467   UseLogFile              = get_option_value_bool("Use Search Log");
468
469   if (UseLogFile)
470       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
471
472   read_weights(pos.side_to_move());
473
474   // Set the number of active threads
475   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
476   if (newActiveThreads != TM.active_threads())
477   {
478       TM.set_active_threads(newActiveThreads);
479       init_eval(TM.active_threads());
480   }
481
482   // Wake up sleeping threads
483   TM.wake_sleeping_threads();
484
485   // Set thinking time
486   int myTime = time[pos.side_to_move()];
487   int myIncrement = increment[pos.side_to_move()];
488   if (UseTimeManagement)
489   {
490       if (!movesToGo) // Sudden death time control
491       {
492           if (myIncrement)
493           {
494               MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
495               AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
496           }
497           else // Blitz game without increment
498           {
499               MaxSearchTime = myTime / 30;
500               AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
501           }
502       }
503       else // (x moves) / (y minutes)
504       {
505           if (movesToGo == 1)
506           {
507               MaxSearchTime = myTime / 2;
508               AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
509           }
510           else
511           {
512               MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
513               AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
514           }
515       }
516
517       if (get_option_value_bool("Ponder"))
518       {
519           MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
520           MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
521       }
522   }
523
524   // Set best NodesBetweenPolls interval to avoid lagging under
525   // heavy time pressure.
526   if (MaxNodes)
527       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
528   else if (myTime && myTime < 1000)
529       NodesBetweenPolls = 1000;
530   else if (myTime && myTime < 5000)
531       NodesBetweenPolls = 5000;
532   else
533       NodesBetweenPolls = 30000;
534
535   // Write search information to log file
536   if (UseLogFile)
537       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
538               << "infinite: "  << infinite
539               << " ponder: "   << ponder
540               << " time: "     << myTime
541               << " increment: " << myIncrement
542               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
543
544   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
545   id_loop(pos, searchMoves);
546
547   if (UseLogFile)
548       LogFile.close();
549
550   TM.put_threads_to_sleep();
551
552   return !Quit;
553 }
554
555
556 namespace {
557
558   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
559   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
560   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
561   // reached.
562
563   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
564
565     Position p(pos, pos.thread());
566     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
567     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
568     Move EasyMove = MOVE_NONE;
569     Value value, alpha = -VALUE_INFINITE, beta = VALUE_INFINITE;
570
571     // Moves to search are verified, copied, scored and sorted
572     RootMoveList rml(p, searchMoves);
573
574     // Handle special case of searching on a mate/stale position
575     if (rml.move_count() == 0)
576     {
577         if (PonderSearch)
578             wait_for_stop_or_ponderhit();
579
580         return pos.is_check() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
581     }
582
583     // Print RootMoveList startup scoring to the standard output,
584     // so to output information also for iteration 1.
585     cout << "info depth " << 1
586          << "\ninfo depth " << 1
587          << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(0))
588          << " time " << current_search_time()
589          << " nodes " << TM.nodes_searched()
590          << " nps " << nps()
591          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
592
593     // Initialize
594     TT.new_search();
595     H.clear();
596     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
597     pv[0] = pv[1] = MOVE_NONE;
598     ValueByIteration[1] = rml.get_move_score(0);
599     Iteration = 1;
600
601     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
602     if (   rml.move_count() == 1
603         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
604         EasyMove = rml.get_move(0);
605
606     // Iterative deepening loop
607     while (Iteration < PLY_MAX)
608     {
609         // Initialize iteration
610         Iteration++;
611         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
612
613         cout << "info depth " << Iteration << endl;
614
615         // Calculate dynamic aspiration window based on previous iterations
616         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(ValueByIteration[Iteration - 1]) < VALUE_KNOWN_WIN)
617         {
618             int prevDelta1 = ValueByIteration[Iteration - 1] - ValueByIteration[Iteration - 2];
619             int prevDelta2 = ValueByIteration[Iteration - 2] - ValueByIteration[Iteration - 3];
620
621             AspirationDelta = Max(abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2) / 2, 16);
622             AspirationDelta = (AspirationDelta + 7) / 8 * 8; // Round to match grainSize
623
624             alpha = Max(ValueByIteration[Iteration - 1] - AspirationDelta, -VALUE_INFINITE);
625             beta  = Min(ValueByIteration[Iteration - 1] + AspirationDelta,  VALUE_INFINITE);
626         }
627
628         // Search to the current depth, rml is updated and sorted, alpha and beta could change
629         value = root_search(p, ss, pv, rml, &alpha, &beta);
630
631         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
632         // been overwritten during the search.
633         insert_pv_in_tt(p, pv);
634
635         if (AbortSearch)
636             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
637
638         //Save info about search result
639         ValueByIteration[Iteration] = value;
640
641         // Drop the easy move if differs from the new best move
642         if (pv[0] != EasyMove)
643             EasyMove = MOVE_NONE;
644
645         if (UseTimeManagement)
646         {
647             // Time to stop?
648             bool stopSearch = false;
649
650             // Stop search early if there is only a single legal move,
651             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
652             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
653                 stopSearch = true;
654
655             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
656             if (  Iteration >= 6
657                 && abs(ValueByIteration[Iteration]) >= abs(VALUE_MATE) - 100
658                 && abs(ValueByIteration[Iteration-1]) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
659                 stopSearch = true;
660
661             // Stop search early if one move seems to be much better than the others
662             int64_t nodes = TM.nodes_searched();
663             if (   Iteration >= 8
664                 && EasyMove == pv[0]
665                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
666                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
667                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
668                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
669                 stopSearch = true;
670
671             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
672             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
673                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
674                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
675
676             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
677             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
678             // move at the next iteration anyway.
679             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
680                 stopSearch = true;
681
682             if (stopSearch)
683             {
684                 if (PonderSearch)
685                     StopOnPonderhit = true;
686                 else
687                     break;
688             }
689         }
690
691         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
692             break;
693     }
694
695     // If we are pondering or in infinite search, we shouldn't print the
696     // best move before we are told to do so.
697     if (!AbortSearch && (PonderSearch || InfiniteSearch))
698         wait_for_stop_or_ponderhit();
699     else
700         // Print final search statistics
701         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched()
702              << " nps " << nps()
703              << " time " << current_search_time() << endl;
704
705     // Print the best move and the ponder move to the standard output
706     if (pv[0] == MOVE_NONE)
707     {
708         pv[0] = rml.get_move(0);
709         pv[1] = MOVE_NONE;
710     }
711
712     assert(pv[0] != MOVE_NONE);
713
714     cout << "bestmove " << pv[0];
715
716     if (pv[1] != MOVE_NONE)
717         cout << " ponder " << pv[1];
718
719     cout << endl;
720
721     if (UseLogFile)
722     {
723         if (dbg_show_mean)
724             dbg_print_mean(LogFile);
725
726         if (dbg_show_hit_rate)
727             dbg_print_hit_rate(LogFile);
728
729         LogFile << "\nNodes: " << TM.nodes_searched()
730                 << "\nNodes/second: " << nps()
731                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, pv[0]);
732
733         StateInfo st;
734         p.do_move(pv[0], st);
735         LogFile << "\nPonder move: "
736                 << move_to_san(p, pv[1]) // Works also with MOVE_NONE
737                 << endl;
738     }
739     return rml.get_move_score(0);
740   }
741
742
743   // root_search() is the function which searches the root node. It is
744   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
745   // scheme, prints some information to the standard output and handles
746   // the fail low/high loops.
747
748   Value root_search(Position& pos, SearchStack* ss, Move* pv, RootMoveList& rml, Value* alphaPtr, Value* betaPtr) {
749
750     EvalInfo ei;
751     StateInfo st;
752     CheckInfo ci(pos);
753     int64_t nodes;
754     Move move;
755     Depth depth, ext, newDepth;
756     Value value, alpha, beta;
757     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
758     int researchCountFH, researchCountFL;
759
760     researchCountFH = researchCountFL = 0;
761     alpha = *alphaPtr;
762     beta = *betaPtr;
763     isCheck = pos.is_check();
764
765     // Step 1. Initialize node (polling is omitted at root)
766     ss->init();
767
768     // Step 2. Check for aborted search (omitted at root)
769     // Step 3. Mate distance pruning (omitted at root)
770     // Step 4. Transposition table lookup (omitted at root)
771
772     // Step 5. Evaluate the position statically
773     // At root we do this only to get reference value for child nodes
774     ss->eval = isCheck ? VALUE_NONE : evaluate(pos, ei);
775
776     // Step 6. Razoring (omitted at root)
777     // Step 7. Static null move pruning (omitted at root)
778     // Step 8. Null move search with verification search (omitted at root)
779     // Step 9. Internal iterative deepening (omitted at root)
780
781     // Step extra. Fail low loop
782     // We start with small aspiration window and in case of fail low, we research
783     // with bigger window until we are not failing low anymore.
784     while (1)
785     {
786         // Sort the moves before to (re)search
787         rml.sort();
788
789         // Step 10. Loop through all moves in the root move list
790         for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
791         {
792             // This is used by time management
793             FirstRootMove = (i == 0);
794
795             // Save the current node count before the move is searched
796             nodes = TM.nodes_searched();
797
798             // Reset beta cut-off counters
799             TM.resetBetaCounters();
800
801             // Pick the next root move, and print the move and the move number to
802             // the standard output.
803             move = ss->currentMove = rml.get_move(i);
804
805             if (current_search_time() >= 1000)
806                 cout << "info currmove " << move
807                      << " currmovenumber " << i + 1 << endl;
808
809             moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
810             captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
811
812             // Step 11. Decide the new search depth
813             depth = (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
814             ext = extension<PV>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
815             newDepth = depth + ext;
816
817             // Step 12. Futility pruning (omitted at root)
818
819             // Step extra. Fail high loop
820             // If move fails high, we research with bigger window until we are not failing
821             // high anymore.
822             value = - VALUE_INFINITE;
823
824             while (1)
825             {
826                 // Step 13. Make the move
827                 pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
828
829                 // Step extra. pv search
830                 // We do pv search for first moves (i < MultiPV)
831                 // and for fail high research (value > alpha)
832                 if (i < MultiPV || value > alpha)
833                 {
834                     // Aspiration window is disabled in multi-pv case
835                     if (MultiPV > 1)
836                         alpha = -VALUE_INFINITE;
837
838                     // Full depth PV search, done on first move or after a fail high
839                     value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
840                 }
841                 else
842                 {
843                     // Step 14. Reduced search
844                     // if the move fails high will be re-searched at full depth
845                     bool doFullDepthSearch = true;
846
847                     if (    depth >= 3 * OnePly
848                         && !dangerous
849                         && !captureOrPromotion
850                         && !move_is_castle(move))
851                     {
852                         ss->reduction = reduction<PV>(depth, i - MultiPV + 2);
853                         if (ss->reduction)
854                         {
855                             assert(newDepth-ss->reduction >= OnePly);
856
857                             // Reduced depth non-pv search using alpha as upperbound
858                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
859                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
860                         }
861
862                         // The move failed high, but if reduction is very big we could
863                         // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
864                         // if the move fails high again then go with full depth search.
865                         if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
866                         {
867                             assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
868
869                             ss->reduction = OnePly;
870                             value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, 1);
871                             doFullDepthSearch = (value > alpha);
872                         }
873                         ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
874                     }
875
876                     // Step 15. Full depth search
877                     if (doFullDepthSearch)
878                     {
879                         // Full depth non-pv search using alpha as upperbound
880                         value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, 1);
881
882                         // If we are above alpha then research at same depth but as PV
883                         // to get a correct score or eventually a fail high above beta.
884                         if (value > alpha)
885                             value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, 1);
886                     }
887                 }
888
889                 // Step 16. Undo move
890                 pos.undo_move(move);
891
892                 // Can we exit fail high loop ?
893                 if (AbortSearch || value < beta)
894                     break;
895
896                 // We are failing high and going to do a research. It's important to update
897                 // the score before research in case we run out of time while researching.
898                 rml.set_move_score(i, value);
899                 ss->bestMove = move;
900                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
901                 rml.set_move_pv(i, pv);
902
903                 // Print information to the standard output
904                 print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
905
906                 // Prepare for a research after a fail high, each time with a wider window
907                 *betaPtr = beta = Min(beta + AspirationDelta * (1 << researchCountFH), VALUE_INFINITE);
908                 researchCountFH++;
909
910             } // End of fail high loop
911
912             // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
913             // was aborted because the user interrupted the search or because we
914             // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
915             // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
916             // move and/or PV.
917             if (AbortSearch)
918                 break;
919
920             // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
921             // info is used to sort the root moves for the next iteration.
922             int64_t our, their;
923             TM.get_beta_counters(pos.side_to_move(), our, their);
924             rml.set_beta_counters(i, our, their);
925             rml.set_move_nodes(i, TM.nodes_searched() - nodes);
926
927             assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
928             assert(value < beta);
929
930             // Step 17. Check for new best move
931             if (value <= alpha && i >= MultiPV)
932                 rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
933             else
934             {
935                 // PV move or new best move!
936
937                 // Update PV
938                 rml.set_move_score(i, value);
939                 ss->bestMove = move;
940                 extract_pv_from_tt(pos, move, pv);
941                 rml.set_move_pv(i, pv);
942
943                 if (MultiPV == 1)
944                 {
945                     // We record how often the best move has been changed in each
946                     // iteration. This information is used for time managment: When
947                     // the best move changes frequently, we allocate some more time.
948                     if (i > 0)
949                         BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
950
951                     // Print information to the standard output
952                     print_pv_info(pos, pv, alpha, beta, value);
953
954                     // Raise alpha to setup proper non-pv search upper bound
955                     if (value > alpha)
956                         alpha = value;
957                 }
958                 else // MultiPV > 1
959                 {
960                     rml.sort_multipv(i);
961                     for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
962                     {
963                         cout << "info multipv " << j + 1
964                              << " score " << value_to_uci(rml.get_move_score(j))
965                              << " depth " << (j <= i ? Iteration : Iteration - 1)
966                              << " time " << current_search_time()
967                              << " nodes " << TM.nodes_searched()
968                              << " nps " << nps()
969                              << " pv ";
970
971                         for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
972                             cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
973
974                         cout << endl;
975                     }
976                     alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV - 1));
977                 }
978             } // PV move or new best move
979
980             assert(alpha >= *alphaPtr);
981
982             AspirationFailLow = (alpha == *alphaPtr);
983
984             if (AspirationFailLow && StopOnPonderhit)
985                 StopOnPonderhit = false;
986         }
987
988         // Can we exit fail low loop ?
989         if (AbortSearch || !AspirationFailLow)
990             break;
991
992         // Prepare for a research after a fail low, each time with a wider window
993         *alphaPtr = alpha = Max(alpha - AspirationDelta * (1 << researchCountFL), -VALUE_INFINITE);
994         researchCountFL++;
995
996     } // Fail low loop
997
998     // Sort the moves before to return
999     rml.sort();
1000
1001     return alpha;
1002   }
1003
1004
1005   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
1006
1007   template <NodeType PvNode>
1008   Value search(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1009
1010     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1011     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1012     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1013     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1014     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1015
1016     Move movesSearched[256];
1017     EvalInfo ei;
1018     StateInfo st;
1019     const TTEntry* tte;
1020     Key posKey;
1021     Move ttMove, move, excludedMove;
1022     Depth ext, newDepth;
1023     Value bestValue, value, oldAlpha;
1024     Value refinedValue, nullValue, futilityValueScaled; // Non-PV specific
1025     bool isCheck, singleEvasion, singularExtensionNode, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1026     bool mateThreat = false;
1027     int moveCount = 0;
1028     int threadID = pos.thread();
1029     Move threatMove = MOVE_NONE;
1030     refinedValue = bestValue = value = -VALUE_INFINITE;
1031     oldAlpha = alpha;
1032
1033     // Step 1. Initialize node and poll. Polling can abort search
1034     TM.incrementNodeCounter(threadID);
1035     ss->init();
1036     (ss+2)->initKillers();
1037
1038     if (threadID == 0 && ++NodesSincePoll > NodesBetweenPolls)
1039     {
1040         NodesSincePoll = 0;
1041         poll();
1042     }
1043
1044     // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
1045     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1046         return Value(0);
1047
1048     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1049         return VALUE_DRAW;
1050
1051     // Step 3. Mate distance pruning
1052     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1053     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1054     if (alpha >= beta)
1055         return alpha;
1056
1057     // Step 4. Transposition table lookup
1058
1059     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1060     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exists.
1061     excludedMove = ss->excludedMove;
1062     posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1063
1064     tte = TT.retrieve(posKey);
1065     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1066
1067     // At PV nodes, we don't use the TT for pruning, but only for move ordering.
1068     // This is to avoid problems in the following areas:
1069     //
1070     // * Repetition draw detection
1071     // * Fifty move rule detection
1072     // * Searching for a mate
1073     // * Printing of full PV line
1074
1075     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1076     {
1077         // Refresh tte entry to avoid aging
1078         TT.store(posKey, tte->value(), tte->type(), tte->depth(), ttMove, tte->static_value(), tte->king_danger());
1079
1080         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1081         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1082     }
1083
1084     // Step 5. Evaluate the position statically
1085     // At PV nodes we do this only to update gain statistics
1086     isCheck = pos.is_check();
1087     if (!isCheck)
1088     {
1089         if (tte)
1090         {
1091             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1092             ss->eval = tte->static_value();
1093             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1094         }
1095         else
1096         {
1097             ss->eval = evaluate(pos, ei);
1098             TT.store(posKey, VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1099         }
1100
1101         refinedValue = refine_eval(tte, ss->eval, ply); // Enhance accuracy with TT value if possible
1102         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1103     }
1104     else
1105         ss->eval = VALUE_NONE;
1106
1107     // Step 6. Razoring (is omitted in PV nodes)
1108     if (   !PvNode
1109         &&  depth < RazorDepth
1110         && !isCheck
1111         &&  refinedValue < beta - razor_margin(depth)
1112         &&  ttMove == MOVE_NONE
1113         &&  (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
1114         && !value_is_mate(beta)
1115         && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1116     {
1117         Value rbeta = beta - razor_margin(depth);
1118         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply);
1119         if (v < rbeta)
1120             // Logically we should return (v + razor_margin(depth)), but
1121             // surprisingly this did slightly weaker in tests.
1122             return v;
1123     }
1124
1125     // Step 7. Static null move pruning (is omitted in PV nodes)
1126     // We're betting that the opponent doesn't have a move that will reduce
1127     // the score by more than futility_margin(depth) if we do a null move.
1128     if (   !PvNode
1129         && !ss->skipNullMove
1130         &&  depth < RazorDepth
1131         &&  refinedValue >= beta + futility_margin(depth, 0)
1132         && !isCheck
1133         && !value_is_mate(beta)
1134         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1135         return refinedValue - futility_margin(depth, 0);
1136
1137     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
1138     // When we jump directly to qsearch() we do a null move only if static value is
1139     // at least beta. Otherwise we do a null move if static value is not more than
1140     // NullMoveMargin under beta.
1141     if (   !PvNode
1142         && !ss->skipNullMove
1143         &&  depth > OnePly
1144         &&  refinedValue >= beta - (depth >= 4 * OnePly ? NullMoveMargin : 0)
1145         && !isCheck
1146         && !value_is_mate(beta)
1147         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
1148     {
1149         ss->currentMove = MOVE_NULL;
1150
1151         // Null move dynamic reduction based on depth
1152         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1153
1154         // Null move dynamic reduction based on value
1155         if (refinedValue - beta > PawnValueMidgame)
1156             R++;
1157
1158         pos.do_null_move(st);
1159         (ss+1)->skipNullMove = true;
1160
1161         nullValue = depth-R*OnePly < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1162                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-R*OnePly, ply+1);
1163         (ss+1)->skipNullMove = false;
1164         pos.undo_null_move();
1165
1166         if (nullValue >= beta)
1167         {
1168             // Do not return unproven mate scores
1169             if (nullValue >= value_mate_in(PLY_MAX))
1170                 nullValue = beta;
1171
1172             if (depth < 6 * OnePly)
1173                 return nullValue;
1174
1175             // Do verification search at high depths
1176             ss->skipNullMove = true;
1177             Value v = search<NonPV>(pos, ss, alpha, beta, depth-R*OnePly, ply);
1178             ss->skipNullMove = false;
1179
1180             if (v >= beta)
1181                 return nullValue;
1182         }
1183         else
1184         {
1185             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1186             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1187             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1188             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1189             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1190             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1191             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1192                 mateThreat = true;
1193
1194             threatMove = (ss+1)->currentMove;
1195             if (   depth < ThreatDepth
1196                 && (ss-1)->reduction
1197                 && connected_moves(pos, (ss-1)->currentMove, threatMove))
1198                 return beta - 1;
1199         }
1200     }
1201
1202     // Step 9. Internal iterative deepening
1203     if (    depth >= IIDDepth[PvNode]
1204         &&  ttMove == MOVE_NONE
1205         && (PvNode || (!isCheck && ss->eval >= beta - IIDMargin)))
1206     {
1207         Depth d = (PvNode ? depth - 2 * OnePly : depth / 2);
1208
1209         ss->skipNullMove = true;
1210         search<PvNode>(pos, ss, alpha, beta, d, ply);
1211         ss->skipNullMove = false;
1212
1213         ttMove = ss->bestMove;
1214         tte = TT.retrieve(posKey);
1215     }
1216
1217     // Expensive mate threat detection (only for PV nodes)
1218     if (PvNode)
1219         mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1220
1221     // Initialize a MovePicker object for the current position
1222     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, ss, (PvNode ? -VALUE_INFINITE : beta));
1223     CheckInfo ci(pos);
1224     singleEvasion = isCheck && mp.number_of_evasions() == 1;
1225     singularExtensionNode =   depth >= SingularExtensionDepth[PvNode]
1226                            && tte && tte->move()
1227                            && !excludedMove // Do not allow recursive singular extension search
1228                            && is_lower_bound(tte->type())
1229                            && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly;
1230
1231     // Step 10. Loop through moves
1232     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1233     while (   bestValue < beta
1234            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1235            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1236     {
1237       assert(move_is_ok(move));
1238
1239       if (move == excludedMove)
1240           continue;
1241
1242       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1243       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1244
1245       // Step 11. Decide the new search depth
1246       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1247
1248       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of (alpha-s, beta-s),
1249       // and just one fails high on (alpha, beta), then that move is singular and should be extended.
1250       // To verify this we do a reduced search on all the other moves but the ttMove, if result is
1251       // lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1252       if (   singularExtensionNode
1253           && move == tte->move()
1254           && ext < OnePly)
1255       {
1256           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1257
1258           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1259           {
1260               Value b = ttValue - SingularExtensionMargin;
1261               ss->excludedMove = move;
1262               ss->skipNullMove = true;
1263               Value v = search<NonPV>(pos, ss, b - 1, b, depth / 2, ply);
1264               ss->skipNullMove = false;
1265               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1266               if (v < b)
1267                   ext = OnePly;
1268           }
1269       }
1270
1271       newDepth = depth - OnePly + ext;
1272
1273       // Update current move (this must be done after singular extension search)
1274       movesSearched[moveCount++] = ss->currentMove = move;
1275
1276       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1277       if (   !PvNode
1278           && !captureOrPromotion
1279           && !isCheck
1280           && !dangerous
1281           &&  move != ttMove
1282           && !move_is_castle(move))
1283       {
1284           // Move count based pruning
1285           if (   moveCount >= futility_move_count(depth)
1286               && !(threatMove && connected_threat(pos, move, threatMove))
1287               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1288               continue;
1289
1290           // Value based pruning
1291           // We illogically ignore reduction condition depth >= 3*OnePly for predicted depth,
1292           // but fixing this made program slightly weaker.
1293           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(depth, moveCount);
1294           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1295                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1296
1297           if (futilityValueScaled < beta)
1298           {
1299               if (futilityValueScaled > bestValue)
1300                   bestValue = futilityValueScaled;
1301               continue;
1302           }
1303       }
1304
1305       // Step 13. Make the move
1306       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1307
1308       // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1309       // The first move in list is the expected PV
1310       if (PvNode && moveCount == 1)
1311           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1312                                     : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1313       else
1314       {
1315           // Step 14. Reduced depth search
1316           // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1317           bool doFullDepthSearch = true;
1318
1319           if (    depth >= 3 * OnePly
1320               && !captureOrPromotion
1321               && !dangerous
1322               && !move_is_castle(move)
1323               && !move_is_killer(move, ss))
1324           {
1325               ss->reduction = reduction<PvNode>(depth, moveCount);
1326               if (ss->reduction)
1327               {
1328                   Depth d = newDepth - ss->reduction;
1329                   value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1330                                      : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, ply+1);
1331
1332                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1333               }
1334
1335               // The move failed high, but if reduction is very big we could
1336               // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1337               // if the move fails high again then go with full depth search.
1338               if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1339               {
1340                   assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1341
1342                   ss->reduction = OnePly;
1343                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth-ss->reduction, ply+1);
1344                   doFullDepthSearch = (value > alpha);
1345               }
1346               ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1347           }
1348
1349           // Step 15. Full depth search
1350           if (doFullDepthSearch)
1351           {
1352               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, Depth(0), ply+1)
1353                                         : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, ply+1);
1354
1355               // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1356               // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1357               // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1358               if (PvNode && value > alpha && value < beta)
1359                   value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, Depth(0), ply+1)
1360                                             : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, ply+1);
1361           }
1362       }
1363
1364       // Step 16. Undo move
1365       pos.undo_move(move);
1366
1367       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1368
1369       // Step 17. Check for new best move
1370       if (value > bestValue)
1371       {
1372           bestValue = value;
1373           if (value > alpha)
1374           {
1375               if (PvNode && value < beta) // This guarantees that always: alpha < beta
1376                   alpha = value;
1377
1378               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1379                   ss->mateKiller = move;
1380
1381               ss->bestMove = move;
1382           }
1383       }
1384
1385       // Step 18. Check for split
1386       if (   depth >= MinimumSplitDepth
1387           && TM.active_threads() > 1
1388           && bestValue < beta
1389           && TM.available_thread_exists(threadID)
1390           && !AbortSearch
1391           && !TM.thread_should_stop(threadID)
1392           && Iteration <= 99)
1393           TM.split<FakeSplit>(pos, ss, ply, &alpha, beta, &bestValue, depth,
1394                               threatMove, mateThreat, &moveCount, &mp, PvNode);
1395     }
1396
1397     // Step 19. Check for mate and stalemate
1398     // All legal moves have been searched and if there are
1399     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1400     // If one move was excluded return fail low score.
1401     if (!moveCount)
1402         return excludedMove ? oldAlpha : (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1403
1404     // Step 20. Update tables
1405     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1406     // history counters, and killer moves.
1407     if (AbortSearch || TM.thread_should_stop(threadID))
1408         return bestValue;
1409
1410     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1411     move = (bestValue <= oldAlpha ? MOVE_NONE : ss->bestMove);
1412     TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), f, depth, move, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1413
1414     // Update killers and history only for non capture moves that fails high
1415     if (bestValue >= beta)
1416     {
1417         TM.incrementBetaCounter(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1418         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1419         {
1420             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1421             update_killers(move, ss);
1422         }
1423     }
1424
1425     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1426
1427     return bestValue;
1428   }
1429
1430
1431   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1432   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1433   // less than OnePly).
1434
1435   template <NodeType PvNode>
1436   Value qsearch(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply) {
1437
1438     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1439     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1440     assert(PvNode || alpha == beta - 1);
1441     assert(depth <= 0);
1442     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
1443     assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < TM.active_threads());
1444
1445     EvalInfo ei;
1446     StateInfo st;
1447     Move ttMove, move;
1448     Value bestValue, value, futilityValue, futilityBase;
1449     bool isCheck, deepChecks, enoughMaterial, moveIsCheck, evasionPrunable;
1450     const TTEntry* tte;
1451     Value oldAlpha = alpha;
1452
1453     TM.incrementNodeCounter(pos.thread());
1454     ss->bestMove = ss->currentMove = MOVE_NONE;
1455
1456     // Check for an instant draw or maximum ply reached
1457     if (pos.is_draw() || ply >= PLY_MAX - 1)
1458         return VALUE_DRAW;
1459
1460     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1461     // pruning, but only for move ordering.
1462     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1463     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1464
1465     if (!PvNode && tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1466     {
1467         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1468         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1469     }
1470
1471     isCheck = pos.is_check();
1472
1473     // Evaluate the position statically
1474     if (isCheck)
1475     {
1476         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1477         ss->eval = VALUE_NONE;
1478         deepChecks = enoughMaterial = false;
1479     }
1480     else
1481     {
1482         if (tte)
1483         {
1484             assert(tte->static_value() != VALUE_NONE);
1485             ei.kingDanger[pos.side_to_move()] = tte->king_danger();
1486             bestValue = tte->static_value();
1487         }
1488         else
1489             bestValue = evaluate(pos, ei);
1490
1491         ss->eval = bestValue;
1492         update_gains(pos, (ss-1)->currentMove, (ss-1)->eval, ss->eval);
1493
1494         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1495         if (bestValue >= beta)
1496         {
1497             if (!tte)
1498                 TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1499
1500             return bestValue;
1501         }
1502
1503         if (PvNode && bestValue > alpha)
1504             alpha = bestValue;
1505
1506         // If we are near beta then try to get a cutoff pushing checks a bit further
1507         deepChecks = (depth == -OnePly && bestValue >= beta - PawnValueMidgame / 8);
1508
1509         // Futility pruning parameters, not needed when in check
1510         futilityBase = bestValue + FutilityMarginQS + ei.kingDanger[pos.side_to_move()];
1511         enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1512     }
1513
1514     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1515     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1516     // queen promotions and checks (only if depth == 0 or depth == -OnePly
1517     // and we are near beta) will be generated.
1518     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, deepChecks ? Depth(0) : depth, H);
1519     CheckInfo ci(pos);
1520
1521     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1522     while (   alpha < beta
1523            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1524     {
1525       assert(move_is_ok(move));
1526
1527       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1528
1529       // Futility pruning
1530       if (   !PvNode
1531           && !isCheck
1532           && !moveIsCheck
1533           &&  move != ttMove
1534           &&  enoughMaterial
1535           && !move_is_promotion(move)
1536           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1537       {
1538           futilityValue =  futilityBase
1539                          + pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move))
1540                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0));
1541
1542           if (futilityValue < alpha)
1543           {
1544               if (futilityValue > bestValue)
1545                   bestValue = futilityValue;
1546               continue;
1547           }
1548       }
1549
1550       // Detect blocking evasions that are candidate to be pruned
1551       evasionPrunable =   isCheck
1552                        && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX)
1553                        && !pos.move_is_capture(move)
1554                        && pos.type_of_piece_on(move_from(move)) != KING
1555                        && !pos.can_castle(pos.side_to_move());
1556
1557       // Don't search moves with negative SEE values
1558       if (   !PvNode
1559           && (!isCheck || evasionPrunable)
1560           &&  move != ttMove
1561           && !move_is_promotion(move)
1562           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1563           continue;
1564
1565       // Update current move
1566       ss->currentMove = move;
1567
1568       // Make and search the move
1569       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1570       value = -qsearch<PvNode>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1);
1571       pos.undo_move(move);
1572
1573       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1574
1575       // New best move?
1576       if (value > bestValue)
1577       {
1578           bestValue = value;
1579           if (value > alpha)
1580           {
1581               alpha = value;
1582               ss->bestMove = move;
1583           }
1584        }
1585     }
1586
1587     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1588     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1589     if (isCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1590         return value_mated_in(ply);
1591
1592     // Update transposition table
1593     Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1594     ValueType f = (bestValue <= oldAlpha ? VALUE_TYPE_UPPER : bestValue >= beta ? VALUE_TYPE_LOWER : VALUE_TYPE_EXACT);
1595     TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), f, d, ss->bestMove, ss->eval, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
1596
1597     // Update killers only for checking moves that fails high
1598     if (    bestValue >= beta
1599         && !pos.move_is_capture_or_promotion(ss->bestMove))
1600         update_killers(ss->bestMove, ss);
1601
1602     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1603
1604     return bestValue;
1605   }
1606
1607
1608   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1609   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1610   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1611   // table, done a null move search, and searched the first move before
1612   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1613   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1614   // care of after we return from the split point.
1615
1616   template <NodeType PvNode>
1617   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1618
1619     assert(threadID >= 0 && threadID < TM.active_threads());
1620     assert(TM.active_threads() > 1);
1621
1622     StateInfo st;
1623     Move move;
1624     Depth ext, newDepth;
1625     Value value;
1626     Value futilityValueScaled; // NonPV specific
1627     bool isCheck, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1628     int moveCount;
1629     value = -VALUE_INFINITE;
1630
1631     Position pos(*sp->pos, threadID);
1632     CheckInfo ci(pos);
1633     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID] + 1;
1634     isCheck = pos.is_check();
1635
1636     // Step 10. Loop through moves
1637     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1638     lock_grab(&(sp->lock));
1639
1640     while (    sp->bestValue < sp->beta
1641            && (move = sp->mp->get_next_move()) != MOVE_NONE
1642            && !TM.thread_should_stop(threadID))
1643     {
1644       moveCount = ++sp->moveCount;
1645       lock_release(&(sp->lock));
1646
1647       assert(move_is_ok(move));
1648
1649       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1650       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1651
1652       // Step 11. Decide the new search depth
1653       ext = extension<PvNode>(pos, move, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, sp->mateThreat, &dangerous);
1654       newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1655
1656       // Update current move
1657       ss->currentMove = move;
1658
1659       // Step 12. Futility pruning (is omitted in PV nodes)
1660       if (   !PvNode
1661           && !captureOrPromotion
1662           && !isCheck
1663           && !dangerous
1664           && !move_is_castle(move))
1665       {
1666           // Move count based pruning
1667           if (   moveCount >= futility_move_count(sp->depth)
1668               && !(sp->threatMove && connected_threat(pos, move, sp->threatMove))
1669               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1670           {
1671               lock_grab(&(sp->lock));
1672               continue;
1673           }
1674
1675           // Value based pruning
1676           Depth predictedDepth = newDepth - reduction<NonPV>(sp->depth, moveCount);
1677           futilityValueScaled =  ss->eval + futility_margin(predictedDepth, moveCount)
1678                                + H.gain(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move));
1679
1680           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1681           {
1682               lock_grab(&(sp->lock));
1683
1684               if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1685                   sp->bestValue = futilityValueScaled;
1686               continue;
1687           }
1688       }
1689
1690       // Step 13. Make the move
1691       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1692
1693       // Step 14. Reduced search
1694       // If the move fails high will be re-searched at full depth.
1695       bool doFullDepthSearch = true;
1696
1697       if (   !captureOrPromotion
1698           && !dangerous
1699           && !move_is_castle(move)
1700           && !move_is_killer(move, ss))
1701       {
1702           ss->reduction = reduction<PvNode>(sp->depth, moveCount);
1703           if (ss->reduction)
1704           {
1705               Value localAlpha = sp->alpha;
1706               Depth d = newDepth - ss->reduction;
1707               value = d < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1708                                  : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, d, sp->ply+1);
1709
1710               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1711           }
1712
1713           // The move failed high, but if reduction is very big we could
1714           // face a false positive, retry with a less aggressive reduction,
1715           // if the move fails high again then go with full depth search.
1716           if (doFullDepthSearch && ss->reduction > 2 * OnePly)
1717           {
1718               assert(newDepth - OnePly >= OnePly);
1719
1720               ss->reduction = OnePly;
1721               Value localAlpha = sp->alpha;
1722               value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth-ss->reduction, sp->ply+1);
1723               doFullDepthSearch = (value > localAlpha);
1724           }
1725           ss->reduction = Depth(0); // Restore original reduction
1726       }
1727
1728       // Step 15. Full depth search
1729       if (doFullDepthSearch)
1730       {
1731           Value localAlpha = sp->alpha;
1732           value = newDepth < OnePly ? -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, Depth(0), sp->ply+1)
1733                                     : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(localAlpha+1), -localAlpha, newDepth, sp->ply+1);
1734
1735           // Step extra. pv search (only in PV nodes)
1736           // Search only for possible new PV nodes, if instead value >= beta then
1737           // parent node fails low with value <= alpha and tries another move.
1738           if (PvNode && value > localAlpha && value < sp->beta)
1739               value = newDepth < OnePly ? -qsearch<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, Depth(0), sp->ply+1)
1740                                         : - search<PV>(pos, ss+1, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1);
1741       }
1742
1743       // Step 16. Undo move
1744       pos.undo_move(move);
1745
1746       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1747
1748       // Step 17. Check for new best move
1749       lock_grab(&(sp->lock));
1750
1751       if (value > sp->bestValue && !TM.thread_should_stop(threadID))
1752       {
1753           sp->bestValue = value;
1754
1755           if (sp->bestValue > sp->alpha)
1756           {
1757               if (!PvNode || value >= sp->beta)
1758                   sp->stopRequest = true;
1759
1760               if (PvNode && value < sp->beta) // This guarantees that always: sp->alpha < sp->beta
1761                   sp->alpha = value;
1762
1763               sp->parentSstack->bestMove = ss->bestMove = move;
1764           }
1765       }
1766     }
1767
1768     /* Here we have the lock still grabbed */
1769
1770     sp->slaves[threadID] = 0;
1771
1772     lock_release(&(sp->lock));
1773   }
1774
1775
1776   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
1777   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
1778   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
1779   // to be the move that was made to reach the current position, while the
1780   // second move is assumed to be a move from the current position.
1781
1782   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
1783
1784     Square f1, t1, f2, t2;
1785     Piece p;
1786
1787     assert(move_is_ok(m1));
1788     assert(move_is_ok(m2));
1789
1790     if (m2 == MOVE_NONE)
1791         return false;
1792
1793     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
1794     f2 = move_from(m2);
1795     t1 = move_to(m1);
1796     if (f2 == t1)
1797         return true;
1798
1799     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
1800     t2 = move_to(m2);
1801     f1 = move_from(m1);
1802     if (t2 == f1)
1803         return true;
1804
1805     // Case 3: Moving through the vacated square
1806     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
1807         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
1808       return true;
1809
1810     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
1811     p = pos.piece_on(t1);
1812     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
1813         return true;
1814
1815     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
1816     if (    piece_is_slider(p)
1817         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
1818         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
1819     {
1820         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
1821         // move is the opposite of the checking piece.
1822         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
1823         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
1824
1825         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
1826             return true;
1827     }
1828     return false;
1829   }
1830
1831
1832   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one eventually
1833   // compensated for the ply.
1834
1835   bool value_is_mate(Value value) {
1836
1837     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
1838
1839     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
1840           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
1841   }
1842
1843
1844   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1845   // "plies to mate from the current ply".  Non-mate scores are unchanged.
1846   // The function is called before storing a value to the transposition table.
1847
1848   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1849
1850     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1851       return v + ply;
1852
1853     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1854       return v - ply;
1855
1856     return v;
1857   }
1858
1859
1860   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score from
1861   // the transposition table to a mate score corrected for the current ply.
1862
1863   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1864
1865     if (v >= value_mate_in(PLY_MAX))
1866       return v - ply;
1867
1868     if (v <= value_mated_in(PLY_MAX))
1869       return v + ply;
1870
1871     return v;
1872   }
1873
1874
1875   // move_is_killer() checks if the given move is among the killer moves
1876
1877   bool move_is_killer(Move m, SearchStack* ss) {
1878
1879       if (ss->killers[0] == m || ss->killers[1] == m)
1880           return true;
1881
1882       return false;
1883   }
1884
1885
1886   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
1887   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
1888   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
1889   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
1890   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
1891   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
1892   template <NodeType PvNode>
1893   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool captureOrPromotion, bool moveIsCheck,
1894                   bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
1895
1896     assert(m != MOVE_NONE);
1897
1898     Depth result = Depth(0);
1899     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
1900
1901     if (*dangerous)
1902     {
1903         if (moveIsCheck && pos.see_sign(m) >= 0)
1904             result += CheckExtension[PvNode];
1905
1906         if (singleEvasion)
1907             result += SingleEvasionExtension[PvNode];
1908
1909         if (mateThreat)
1910             result += MateThreatExtension[PvNode];
1911     }
1912
1913     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
1914     {
1915         Color c = pos.side_to_move();
1916         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
1917         {
1918             result += PawnPushTo7thExtension[PvNode];
1919             *dangerous = true;
1920         }
1921         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
1922         {
1923             result += PassedPawnExtension[PvNode];
1924             *dangerous = true;
1925         }
1926     }
1927
1928     if (   captureOrPromotion
1929         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1930         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
1931             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
1932         && !move_is_promotion(m)
1933         && !move_is_ep(m))
1934     {
1935         result += PawnEndgameExtension[PvNode];
1936         *dangerous = true;
1937     }
1938
1939     if (   PvNode
1940         && captureOrPromotion
1941         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
1942         && pos.see_sign(m) >= 0)
1943     {
1944         result += OnePly/2;
1945         *dangerous = true;
1946     }
1947
1948     return Min(result, OnePly);
1949   }
1950
1951
1952   // connected_threat() tests whether it is safe to forward prune a move or if
1953   // is somehow coonected to the threat move returned by null search.
1954
1955   bool connected_threat(const Position& pos, Move m, Move threat) {
1956
1957     assert(move_is_ok(m));
1958     assert(threat && move_is_ok(threat));
1959     assert(!pos.move_is_check(m));
1960     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
1961     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
1962
1963     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
1964
1965     mfrom = move_from(m);
1966     mto = move_to(m);
1967     tfrom = move_from(threat);
1968     tto = move_to(threat);
1969
1970     // Case 1: Don't prune moves which move the threatened piece
1971     if (mfrom == tto)
1972         return true;
1973
1974     // Case 2: If the threatened piece has value less than or equal to the
1975     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
1976     if (   pos.move_is_capture(threat)
1977         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
1978             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
1979         && pos.move_attacks_square(m, tto))
1980         return true;
1981
1982     // Case 3: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
1983     // prune safe moves which block its ray.
1984     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
1985         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
1986         && pos.see_sign(m) >= 0)
1987         return true;
1988
1989     return false;
1990   }
1991
1992
1993   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
1994   // can be used at a given point in search.
1995
1996   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
1997
1998     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
1999
2000     return   (   tte->depth() >= depth
2001               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2002               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2003
2004           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2005               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2006   }
2007
2008
2009   // refine_eval() returns the transposition table score if
2010   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2011
2012   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2013
2014       if (!tte)
2015           return defaultEval;
2016
2017       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2018
2019       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2020           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2021           return v;
2022
2023       return defaultEval;
2024   }
2025
2026
2027   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2028   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2029
2030   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2031                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2032
2033     Move m;
2034
2035     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2036
2037     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2038     {
2039         m = movesSearched[i];
2040
2041         assert(m != move);
2042
2043         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2044             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2045     }
2046   }
2047
2048
2049   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2050   // among the killer moves of that ply.
2051
2052   void update_killers(Move m, SearchStack* ss) {
2053
2054     if (m == ss->killers[0])
2055         return;
2056
2057     ss->killers[1] = ss->killers[0];
2058     ss->killers[0] = m;
2059   }
2060
2061
2062   // update_gains() updates the gains table of a non-capture move given
2063   // the static position evaluation before and after the move.
2064
2065   void update_gains(const Position& pos, Move m, Value before, Value after) {
2066
2067     if (   m != MOVE_NULL
2068         && before != VALUE_NONE
2069         && after != VALUE_NONE
2070         && pos.captured_piece() == NO_PIECE_TYPE
2071         && !move_is_castle(m)
2072         && !move_is_promotion(m))
2073         H.set_gain(pos.piece_on(move_to(m)), move_to(m), -(before + after));
2074   }
2075
2076
2077   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2078   // since the beginning of the current search.
2079
2080   int current_search_time() {
2081
2082     return get_system_time() - SearchStartTime;
2083   }
2084
2085
2086   // value_to_uci() converts a value to a string suitable for use with the UCI protocol
2087
2088   std::string value_to_uci(Value v) {
2089
2090     std::stringstream s;
2091
2092     if (abs(v) < VALUE_MATE - PLY_MAX * OnePly)
2093       s << "cp " << int(v) * 100 / int(PawnValueMidgame); // Scale to pawn = 100
2094     else
2095       s << "mate " << (v > 0 ? (VALUE_MATE - v + 1) / 2 : -(VALUE_MATE + v) / 2 );
2096
2097     return s.str();
2098   }
2099
2100   // nps() computes the current nodes/second count.
2101
2102   int nps() {
2103
2104     int t = current_search_time();
2105     return (t > 0 ? int((TM.nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2106   }
2107
2108
2109   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2110   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2111   // search.
2112
2113   void poll() {
2114
2115     static int lastInfoTime;
2116     int t = current_search_time();
2117
2118     //  Poll for input
2119     if (Bioskey())
2120     {
2121         // We are line oriented, don't read single chars
2122         std::string command;
2123
2124         if (!std::getline(std::cin, command))
2125             command = "quit";
2126
2127         if (command == "quit")
2128         {
2129             AbortSearch = true;
2130             PonderSearch = false;
2131             Quit = true;
2132             return;
2133         }
2134         else if (command == "stop")
2135         {
2136             AbortSearch = true;
2137             PonderSearch = false;
2138         }
2139         else if (command == "ponderhit")
2140             ponderhit();
2141     }
2142
2143     // Print search information
2144     if (t < 1000)
2145         lastInfoTime = 0;
2146
2147     else if (lastInfoTime > t)
2148         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2149         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2150         lastInfoTime = 0;
2151
2152     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2153     {
2154         lastInfoTime = t;
2155
2156         if (dbg_show_mean)
2157             dbg_print_mean();
2158
2159         if (dbg_show_hit_rate)
2160             dbg_print_hit_rate();
2161
2162         cout << "info nodes " << TM.nodes_searched() << " nps " << nps()
2163              << " time " << t << endl;
2164     }
2165
2166     // Should we stop the search?
2167     if (PonderSearch)
2168         return;
2169
2170     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2171                            && !AspirationFailLow
2172                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2173
2174     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2175                      || stillAtFirstMove;
2176
2177     if (   (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && noMoreTime)
2178         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2179         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && TM.nodes_searched() >= MaxNodes))
2180         AbortSearch = true;
2181   }
2182
2183
2184   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2185   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2186   // it correctly predicted the opponent's move.
2187
2188   void ponderhit() {
2189
2190     int t = current_search_time();
2191     PonderSearch = false;
2192
2193     bool stillAtFirstMove =    FirstRootMove
2194                            && !AspirationFailLow
2195                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2196
2197     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2198                      || stillAtFirstMove;
2199
2200     if (Iteration >= 3 && UseTimeManagement && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2201         AbortSearch = true;
2202   }
2203
2204
2205   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack
2206   // array and of all the excludedMove and skipNullMove entries.
2207
2208   void init_ss_array(SearchStack* ss, int size) {
2209
2210     for (int i = 0; i < size; i++, ss++)
2211     {
2212         ss->excludedMove = MOVE_NONE;
2213         ss->skipNullMove = false;
2214         ss->reduction = Depth(0);
2215
2216         if (i < 3)
2217             ss->initKillers();
2218     }
2219   }
2220
2221
2222   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2223   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2224   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2225   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2226   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2227   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2228
2229   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2230
2231     std::string command;
2232
2233     while (true)
2234     {
2235         if (!std::getline(std::cin, command))
2236             command = "quit";
2237
2238         if (command == "quit")
2239         {
2240             Quit = true;
2241             break;
2242         }
2243         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2244             break;
2245     }
2246   }
2247
2248
2249   // print_pv_info() prints to standard output and eventually to log file information on
2250   // the current PV line. It is called at each iteration or after a new pv is found.
2251
2252   void print_pv_info(const Position& pos, Move pv[], Value alpha, Value beta, Value value) {
2253
2254     cout << "info depth " << Iteration
2255          << " score "     << value_to_uci(value)
2256          << (value >= beta ? " lowerbound" : value <= alpha ? " upperbound" : "")
2257          << " time "  << current_search_time()
2258          << " nodes " << TM.nodes_searched()
2259          << " nps "   << nps()
2260          << " pv ";
2261
2262     for (Move* m = pv; *m != MOVE_NONE; m++)
2263         cout << *m << " ";
2264
2265     cout << endl;
2266
2267     if (UseLogFile)
2268     {
2269         ValueType t = value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER :
2270                       value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT;
2271
2272         LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
2273                              TM.nodes_searched(), value, t, pv) << endl;
2274     }
2275   }
2276
2277
2278   // insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and inserts
2279   // the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
2280   // first, even if the old TT entries have been overwritten.
2281
2282   void insert_pv_in_tt(const Position& pos, Move pv[]) {
2283
2284     StateInfo st;
2285     TTEntry* tte;
2286     Position p(pos, pos.thread());
2287     EvalInfo ei;
2288     Value v;
2289
2290     for (int i = 0; pv[i] != MOVE_NONE; i++)
2291     {
2292         tte = TT.retrieve(p.get_key());
2293         if (!tte || tte->move() != pv[i])
2294         {
2295             v = (p.is_check() ? VALUE_NONE : evaluate(p, ei));
2296             TT.store(p.get_key(), VALUE_NONE, VALUE_TYPE_NONE, DEPTH_NONE, pv[i], v, ei.kingDanger[pos.side_to_move()]);
2297         }
2298         p.do_move(pv[i], st);
2299     }
2300   }
2301
2302
2303   // extract_pv_from_tt() builds a PV by adding moves from the transposition table.
2304   // We consider also failing high nodes and not only VALUE_TYPE_EXACT nodes. This
2305   // allow to always have a ponder move even when we fail high at root and also a
2306   // long PV to print that is important for position analysis.
2307
2308   void extract_pv_from_tt(const Position& pos, Move bestMove, Move pv[]) {
2309
2310     StateInfo st;
2311     TTEntry* tte;
2312     Position p(pos, pos.thread());
2313     int ply = 0;
2314
2315     assert(bestMove != MOVE_NONE);
2316
2317     pv[ply] = bestMove;
2318     p.do_move(pv[ply++], st);
2319
2320     while (   (tte = TT.retrieve(p.get_key())) != NULL
2321            && tte->move() != MOVE_NONE
2322            && move_is_legal(p, tte->move())
2323            && ply < PLY_MAX
2324            && (!p.is_draw() || ply < 2))
2325     {
2326         pv[ply] = tte->move();
2327         p.do_move(pv[ply++], st);
2328     }
2329     pv[ply] = MOVE_NONE;
2330   }
2331
2332
2333   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
2334   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
2335   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
2336   // threads and one for Windows threads.
2337
2338 #if !defined(_MSC_VER)
2339
2340   void* init_thread(void *threadID) {
2341
2342     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2343     return NULL;
2344   }
2345
2346 #else
2347
2348   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
2349
2350     TM.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
2351     return 0;
2352   }
2353
2354 #endif
2355
2356
2357   /// The ThreadsManager class
2358
2359   // resetNodeCounters(), resetBetaCounters(), searched_nodes() and
2360   // get_beta_counters() are getters/setters for the per thread
2361   // counters used to sort the moves at root.
2362
2363   void ThreadsManager::resetNodeCounters() {
2364
2365     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2366         threads[i].nodes = 0ULL;
2367   }
2368
2369   void ThreadsManager::resetBetaCounters() {
2370
2371     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2372         threads[i].betaCutOffs[WHITE] = threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2373   }
2374
2375   int64_t ThreadsManager::nodes_searched() const {
2376
2377     int64_t result = 0ULL;
2378     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2379         result += threads[i].nodes;
2380
2381     return result;
2382   }
2383
2384   void ThreadsManager::get_beta_counters(Color us, int64_t& our, int64_t& their) const {
2385
2386     our = their = 0UL;
2387     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2388     {
2389         our += threads[i].betaCutOffs[us];
2390         their += threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2391     }
2392   }
2393
2394
2395   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2396   // The parameter 'sp', if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2397   // object for which the current thread is the master.
2398
2399   void ThreadsManager::idle_loop(int threadID, SplitPoint* sp) {
2400
2401     assert(threadID >= 0 && threadID < MAX_THREADS);
2402
2403     while (true)
2404     {
2405         // Slave threads can exit as soon as AllThreadsShouldExit raises,
2406         // master should exit as last one.
2407         if (AllThreadsShouldExit)
2408         {
2409             assert(!sp);
2410             threads[threadID].state = THREAD_TERMINATED;
2411             return;
2412         }
2413
2414         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2415         // instead of wasting CPU time polling for work.
2416         while (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2417         {
2418             assert(!sp);
2419             assert(threadID != 0);
2420             threads[threadID].state = THREAD_SLEEPING;
2421
2422 #if !defined(_MSC_VER)
2423             lock_grab(&WaitLock);
2424             if (AllThreadsShouldSleep || threadID >= ActiveThreads)
2425                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2426             lock_release(&WaitLock);
2427 #else
2428             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2429 #endif
2430         }
2431
2432         // If thread has just woken up, mark it as available
2433         if (threads[threadID].state == THREAD_SLEEPING)
2434             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2435
2436         // If this thread has been assigned work, launch a search
2437         if (threads[threadID].state == THREAD_WORKISWAITING)
2438         {
2439             assert(!AllThreadsShouldExit && !AllThreadsShouldSleep);
2440
2441             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2442
2443             if (threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2444                 sp_search<PV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2445             else
2446                 sp_search<NonPV>(threads[threadID].splitPoint, threadID);
2447
2448             assert(threads[threadID].state == THREAD_SEARCHING);
2449
2450             threads[threadID].state = THREAD_AVAILABLE;
2451         }
2452
2453         // If this thread is the master of a split point and all slaves have
2454         // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2455         int i = 0;
2456         for ( ; sp && i < ActiveThreads && !sp->slaves[i]; i++) {}
2457
2458         if (i == ActiveThreads)
2459         {
2460             // Because sp->slaves[] is reset under lock protection,
2461             // be sure sp->lock has been released before to return.
2462             lock_grab(&(sp->lock));
2463             lock_release(&(sp->lock));
2464
2465             assert(threads[threadID].state == THREAD_AVAILABLE);
2466
2467             threads[threadID].state = THREAD_SEARCHING;
2468             return;
2469         }
2470     }
2471   }
2472
2473
2474   // init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
2475   // and initializes the split point stack and the global locks and condition
2476   // objects.
2477
2478   void ThreadsManager::init_threads() {
2479
2480     volatile int i;
2481     bool ok;
2482
2483 #if !defined(_MSC_VER)
2484     pthread_t pthread[1];
2485 #endif
2486
2487     // Initialize global locks
2488     lock_init(&MPLock, NULL);
2489     lock_init(&WaitLock, NULL);
2490
2491 #if !defined(_MSC_VER)
2492     pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
2493 #else
2494     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2495         SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
2496 #endif
2497
2498     // Initialize splitPoints[] locks
2499     for (i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2500         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2501             lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock), NULL);
2502
2503     // Will be set just before program exits to properly end the threads
2504     AllThreadsShouldExit = false;
2505
2506     // Threads will be put to sleep as soon as created
2507     AllThreadsShouldSleep = true;
2508
2509     // All threads except the main thread should be initialized to THREAD_AVAILABLE
2510     ActiveThreads = 1;
2511     threads[0].state = THREAD_SEARCHING;
2512     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2513         threads[i].state = THREAD_AVAILABLE;
2514
2515     // Launch the helper threads
2516     for (i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2517     {
2518
2519 #if !defined(_MSC_VER)
2520         ok = (pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i)) == 0);
2521 #else
2522         ok = (CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, NULL) != NULL);
2523 #endif
2524
2525         if (!ok)
2526         {
2527             cout << "Failed to create thread number " << i << endl;
2528             Application::exit_with_failure();
2529         }
2530
2531         // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
2532         while (threads[i].state != THREAD_SLEEPING) {}
2533     }
2534   }
2535
2536
2537   // exit_threads() is called when the program exits. It makes all the
2538   // helper threads exit cleanly.
2539
2540   void ThreadsManager::exit_threads() {
2541
2542     ActiveThreads = MAX_THREADS;  // HACK
2543     AllThreadsShouldSleep = true;  // HACK
2544     wake_sleeping_threads();
2545
2546     // This makes the threads to exit idle_loop()
2547     AllThreadsShouldExit = true;
2548
2549     // Wait for thread termination
2550     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2551         while (threads[i].state != THREAD_TERMINATED) {}
2552
2553     // Now we can safely destroy the locks
2554     for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
2555         for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
2556             lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
2557
2558     lock_destroy(&WaitLock);
2559     lock_destroy(&MPLock);
2560   }
2561
2562
2563   // thread_should_stop() checks whether the thread should stop its search.
2564   // This can happen if a beta cutoff has occurred in the thread's currently
2565   // active split point, or in some ancestor of the current split point.
2566
2567   bool ThreadsManager::thread_should_stop(int threadID) const {
2568
2569     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2570
2571     SplitPoint* sp;
2572
2573     for (sp = threads[threadID].splitPoint; sp && !sp->stopRequest; sp = sp->parent) {}
2574     return sp != NULL;
2575   }
2576
2577
2578   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2579   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2580   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2581   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2582   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2583   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2584   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2585
2586   bool ThreadsManager::thread_is_available(int slave, int master) const {
2587
2588     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2589     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2590     assert(ActiveThreads > 1);
2591
2592     if (threads[slave].state != THREAD_AVAILABLE || slave == master)
2593         return false;
2594
2595     // Make a local copy to be sure doesn't change under our feet
2596     int localActiveSplitPoints = threads[slave].activeSplitPoints;
2597
2598     if (localActiveSplitPoints == 0)
2599         // No active split points means that the thread is available as
2600         // a slave for any other thread.
2601         return true;
2602
2603     if (ActiveThreads == 2)
2604         return true;
2605
2606     // Apply the "helpful master" concept if possible. Use localActiveSplitPoints
2607     // that is known to be > 0, instead of threads[slave].activeSplitPoints that
2608     // could have been set to 0 by another thread leading to an out of bound access.
2609     if (threads[slave].splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].slaves[master])
2610         return true;
2611
2612     return false;
2613   }
2614
2615
2616   // available_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2617   // a slave for the thread with threadID "master".
2618
2619   bool ThreadsManager::available_thread_exists(int master) const {
2620
2621     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2622     assert(ActiveThreads > 1);
2623
2624     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2625         if (thread_is_available(i, master))
2626             return true;
2627
2628     return false;
2629   }
2630
2631
2632   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2633   // several available threads. If it does not succeed in splitting the
2634   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2635   // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
2636   // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
2637   // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
2638   // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops
2639   // and call sp_search(). When all threads have returned from sp_search() then
2640   // split() returns.
2641
2642   template <bool Fake>
2643   void ThreadsManager::split(const Position& p, SearchStack* ss, int ply, Value* alpha,
2644                              const Value beta, Value* bestValue, Depth depth, Move threatMove,
2645                              bool mateThreat, int* moveCount, MovePicker* mp, bool pvNode) {
2646     assert(p.is_ok());
2647     assert(ply > 0 && ply < PLY_MAX);
2648     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE);
2649     assert(*bestValue <= *alpha);
2650     assert(*alpha < beta);
2651     assert(beta <= VALUE_INFINITE);
2652     assert(depth > Depth(0));
2653     assert(p.thread() >= 0 && p.thread() < ActiveThreads);
2654     assert(ActiveThreads > 1);
2655
2656     int i, master = p.thread();
2657     Thread& masterThread = threads[master];
2658
2659     lock_grab(&MPLock);
2660
2661     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2662     // active split points, don't split.
2663     if (   !available_thread_exists(master)
2664         || masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
2665     {
2666         lock_release(&MPLock);
2667         return;
2668     }
2669
2670     // Pick the next available split point object from the split point stack
2671     SplitPoint& splitPoint = masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints++];
2672
2673     // Initialize the split point object
2674     splitPoint.parent = masterThread.splitPoint;
2675     splitPoint.stopRequest = false;
2676     splitPoint.ply = ply;
2677     splitPoint.depth = depth;
2678     splitPoint.threatMove = threatMove;
2679     splitPoint.mateThreat = mateThreat;
2680     splitPoint.alpha = *alpha;
2681     splitPoint.beta = beta;
2682     splitPoint.pvNode = pvNode;
2683     splitPoint.bestValue = *bestValue;
2684     splitPoint.mp = mp;
2685     splitPoint.moveCount = *moveCount;
2686     splitPoint.pos = &p;
2687     splitPoint.parentSstack = ss;
2688     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2689         splitPoint.slaves[i] = 0;
2690
2691     masterThread.splitPoint = &splitPoint;
2692
2693     // If we are here it means we are not available
2694     assert(masterThread.state != THREAD_AVAILABLE);
2695
2696     int workersCnt = 1; // At least the master is included
2697
2698     // Allocate available threads setting state to THREAD_BOOKED
2699     for (i = 0; !Fake && i < ActiveThreads && workersCnt < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
2700         if (thread_is_available(i, master))
2701         {
2702             threads[i].state = THREAD_BOOKED;
2703             threads[i].splitPoint = &splitPoint;
2704             splitPoint.slaves[i] = 1;
2705             workersCnt++;
2706         }
2707
2708     assert(Fake || workersCnt > 1);
2709
2710     // We can release the lock because slave threads are already booked and master is not available
2711     lock_release(&MPLock);
2712
2713     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
2714     // their idle loop. But before copy search stack tail for each thread.
2715     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2716         if (i == master || splitPoint.slaves[i])
2717         {
2718             memcpy(splitPoint.sstack[i], ss - 1, 4 * sizeof(SearchStack));
2719
2720             assert(i == master || threads[i].state == THREAD_BOOKED);
2721
2722             threads[i].state = THREAD_WORKISWAITING; // This makes the slave to exit from idle_loop()
2723         }
2724
2725     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
2726     // which it will instantly launch a search, because its state is
2727     // THREAD_WORKISWAITING.  We send the split point as a second parameter to the
2728     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
2729     // loop when all threads have finished their work at this split point.
2730     idle_loop(master, &splitPoint);
2731
2732     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
2733     // finished. Update alpha and bestValue, and return.
2734     lock_grab(&MPLock);
2735
2736     *alpha = splitPoint.alpha;
2737     *bestValue = splitPoint.bestValue;
2738     masterThread.activeSplitPoints--;
2739     masterThread.splitPoint = splitPoint.parent;
2740
2741     lock_release(&MPLock);
2742   }
2743
2744
2745   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
2746   // to start a new search from the root.
2747
2748   void ThreadsManager::wake_sleeping_threads() {
2749
2750     assert(AllThreadsShouldSleep);
2751     assert(ActiveThreads > 0);
2752
2753     AllThreadsShouldSleep = false;
2754
2755     if (ActiveThreads == 1)
2756         return;
2757
2758 #if !defined(_MSC_VER)
2759     pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2760     pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
2761     pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2762 #else
2763     for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
2764         SetEvent(SitIdleEvent[i]);
2765 #endif
2766
2767   }
2768
2769
2770   // put_threads_to_sleep() makes all the threads go to sleep just before
2771   // to leave think(), at the end of the search. Threads should have already
2772   // finished the job and should be idle.
2773
2774   void ThreadsManager::put_threads_to_sleep() {
2775
2776     assert(!AllThreadsShouldSleep);
2777
2778     // This makes the threads to go to sleep
2779     AllThreadsShouldSleep = true;
2780   }
2781
2782   /// The RootMoveList class
2783
2784   // RootMoveList c'tor
2785
2786   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2787
2788     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2789     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2790     StateInfo st;
2791     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2792
2793     // Initialize search stack
2794     init_ss_array(ss, PLY_MAX_PLUS_2);
2795     ss[0].init();
2796     ss[0].eval = VALUE_NONE;
2797
2798     // Generate all legal moves
2799     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2800
2801     // Add each move to the moves[] array
2802     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2803     {
2804         bool includeMove = includeAllMoves;
2805
2806         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2807             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2808
2809         if (!includeMove)
2810             continue;
2811
2812         // Find a quick score for the move
2813         pos.do_move(cur->move, st);
2814         ss[0].currentMove = cur->move;
2815         moves[count].move = cur->move;
2816         moves[count].score = -qsearch<PV>(pos, ss+1, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1);
2817         moves[count].pv[0] = cur->move;
2818         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2819         pos.undo_move(cur->move);
2820         count++;
2821     }
2822     sort();
2823   }
2824
2825
2826   // RootMoveList simple methods definitions
2827
2828   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2829
2830     moves[moveNum].nodes = nodes;
2831     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2832   }
2833
2834   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2835
2836     moves[moveNum].ourBeta = our;
2837     moves[moveNum].theirBeta = their;
2838   }
2839
2840   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2841
2842     int j;
2843
2844     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2845         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2846
2847     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2848   }
2849
2850
2851   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2852   // iteration.
2853
2854   void RootMoveList::sort() {
2855
2856     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2857   }
2858
2859
2860   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2861   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2862   // correctly in MultiPV mode.
2863
2864   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2865
2866     int i,j;
2867
2868     for (i = 1; i <= n; i++)
2869     {
2870         RootMove rm = moves[i];
2871         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2872             moves[j] = moves[j - 1];
2873
2874         moves[j] = rm;
2875     }
2876   }
2877
2878 } // namspace