Use full evaluation in null search
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2009 Marco Costalba
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cstring>
27 #include <fstream>
28 #include <iostream>
29 #include <sstream>
30
31 #include "book.h"
32 #include "evaluate.h"
33 #include "history.h"
34 #include "misc.h"
35 #include "movegen.h"
36 #include "movepick.h"
37 #include "lock.h"
38 #include "san.h"
39 #include "search.h"
40 #include "thread.h"
41 #include "tt.h"
42 #include "ucioption.h"
43
44 using std::cout;
45 using std::endl;
46
47 ////
48 //// Local definitions
49 ////
50
51 namespace {
52
53   /// Types
54
55   // IterationInfoType stores search results for each iteration
56   //
57   // Because we use relatively small (dynamic) aspiration window,
58   // there happens many fail highs and fail lows in root. And
59   // because we don't do researches in those cases, "value" stored
60   // here is not necessarily exact. Instead in case of fail high/low
61   // we guess what the right value might be and store our guess
62   // as a "speculated value" and then move on. Speculated values are
63   // used just to calculate aspiration window width, so also if are
64   // not exact is not big a problem.
65
66   struct IterationInfoType {
67
68     IterationInfoType(Value v = Value(0), Value sv = Value(0))
69     : value(v), speculatedValue(sv) {}
70
71     Value value, speculatedValue;
72   };
73
74
75   // The BetaCounterType class is used to order moves at ply one.
76   // Apart for the first one that has its score, following moves
77   // normally have score -VALUE_INFINITE, so are ordered according
78   // to the number of beta cutoffs occurred under their subtree during
79   // the last iteration. The counters are per thread variables to avoid
80   // concurrent accessing under SMP case.
81
82   struct BetaCounterType {
83
84     BetaCounterType();
85     void clear();
86     void add(Color us, Depth d, int threadID);
87     void read(Color us, int64_t& our, int64_t& their);
88   };
89
90
91   // The RootMove class is used for moves at the root at the tree. For each
92   // root move, we store a score, a node count, and a PV (really a refutation
93   // in the case of moves which fail low).
94
95   struct RootMove {
96
97     RootMove() { nodes = cumulativeNodes = ourBeta = theirBeta = 0ULL; }
98
99     // RootMove::operator<() is the comparison function used when
100     // sorting the moves. A move m1 is considered to be better
101     // than a move m2 if it has a higher score, or if the moves
102     // have equal score but m1 has the higher node count.
103     bool operator<(const RootMove& m) const {
104
105         return score != m.score ? score < m.score : theirBeta <= m.theirBeta;
106     }
107
108     Move move;
109     Value score;
110     int64_t nodes, cumulativeNodes, ourBeta, theirBeta;
111     Move pv[PLY_MAX_PLUS_2];
112   };
113
114
115   // The RootMoveList class is essentially an array of RootMove objects, with
116   // a handful of methods for accessing the data in the individual moves.
117
118   class RootMoveList {
119
120   public:
121     RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]);
122
123     int move_count() const { return count; }
124     Move get_move(int moveNum) const { return moves[moveNum].move; }
125     Value get_move_score(int moveNum) const { return moves[moveNum].score; }
126     void set_move_score(int moveNum, Value score) { moves[moveNum].score = score; }
127     Move get_move_pv(int moveNum, int i) const { return moves[moveNum].pv[i]; }
128     int64_t get_move_cumulative_nodes(int moveNum) const { return moves[moveNum].cumulativeNodes; }
129
130     void set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes);
131     void set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their);
132     void set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]);
133     void sort();
134     void sort_multipv(int n);
135
136   private:
137     static const int MaxRootMoves = 500;
138     RootMove moves[MaxRootMoves];
139     int count;
140   };
141
142
143   /// Constants
144
145   // Search depth at iteration 1
146   const Depth InitialDepth = OnePly;
147
148   // Depth limit for selective search
149   const Depth SelectiveDepth = 7 * OnePly;
150
151   // Use internal iterative deepening?
152   const bool UseIIDAtPVNodes = true;
153   const bool UseIIDAtNonPVNodes = true;
154
155   // Internal iterative deepening margin. At Non-PV moves, when
156   // UseIIDAtNonPVNodes is true, we do an internal iterative deepening
157   // search when the static evaluation is at most IIDMargin below beta.
158   const Value IIDMargin = Value(0x100);
159
160   // Easy move margin. An easy move candidate must be at least this much
161   // better than the second best move.
162   const Value EasyMoveMargin = Value(0x200);
163
164   // Problem margin. If the score of the first move at iteration N+1 has
165   // dropped by more than this since iteration N, the boolean variable
166   // "Problem" is set to true, which will make the program spend some extra
167   // time looking for a better move.
168   const Value ProblemMargin = Value(0x28);
169
170   // No problem margin. If the boolean "Problem" is true, and a new move
171   // is found at the root which is less than NoProblemMargin worse than the
172   // best move from the previous iteration, Problem is set back to false.
173   const Value NoProblemMargin = Value(0x14);
174
175   // Null move margin. A null move search will not be done if the approximate
176   // evaluation of the position is more than NullMoveMargin below beta.
177   const Value NullMoveMargin = Value(0x300);
178
179   // If the TT move is at least SingleReplyMargin better then the
180   // remaining ones we will extend it.
181   const Value SingleReplyMargin = Value(0x20);
182
183   // Margins for futility pruning in the quiescence search, and at frontier
184   // and near frontier nodes.
185   const Value FutilityMarginQS = Value(0x80);
186
187   // Each move futility margin is decreased
188   const Value IncrementalFutilityMargin = Value(0x8);
189
190   // Depth limit for razoring
191   const Depth RazorDepth = 4 * OnePly;
192
193   // Remaining depth:                 1 ply         1.5 ply       2 ply         2.5 ply       3 ply         3.5 ply
194   const Value RazorMargins[6]     = { Value(0x180), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x3C0), Value(0x3C0), Value(0x3C0) };
195
196   // Remaining depth:                 1 ply         1.5 ply       2 ply         2.5 ply       3 ply         3.5 ply
197   const Value RazorApprMargins[6] = { Value(0x520), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x300), Value(0x300) };
198
199
200   /// Variables initialized by UCI options
201
202   // Minimum number of full depth (i.e. non-reduced) moves at PV and non-PV nodes
203   int LMRPVMoves, LMRNonPVMoves;
204
205   // Depth limit for use of dynamic threat detection
206   Depth ThreatDepth;
207
208   // Last seconds noise filtering (LSN)
209   const bool UseLSNFiltering = true;
210   const int LSNTime = 4000; // In milliseconds
211   const Value LSNValue = value_from_centipawns(200);
212   bool loseOnTime = false;
213
214   // Extensions. Array index 0 is used at non-PV nodes, index 1 at PV nodes.
215   Depth CheckExtension[2], SingleEvasionExtension[2], PawnPushTo7thExtension[2];
216   Depth PassedPawnExtension[2], PawnEndgameExtension[2], MateThreatExtension[2];
217
218   // Iteration counters
219   int Iteration;
220   BetaCounterType BetaCounter;
221
222   // Scores and number of times the best move changed for each iteration
223   IterationInfoType IterationInfo[PLY_MAX_PLUS_2];
224   int BestMoveChangesByIteration[PLY_MAX_PLUS_2];
225
226   // MultiPV mode
227   int MultiPV;
228
229   // Time managment variables
230   int RootMoveNumber;
231   int SearchStartTime;
232   int MaxNodes, MaxDepth;
233   int MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime, ExtraSearchTime, ExactMaxTime;
234   bool InfiniteSearch, PonderSearch, StopOnPonderhit;
235   bool AbortSearch, Quit;
236   bool FailHigh, FailLow, Problem;
237
238   // Show current line?
239   bool ShowCurrentLine;
240
241   // Log file
242   bool UseLogFile;
243   std::ofstream LogFile;
244
245   // MP related variables
246   int ActiveThreads = 1;
247   Depth MinimumSplitDepth;
248   int MaxThreadsPerSplitPoint;
249   Thread Threads[THREAD_MAX];
250   Lock MPLock;
251   Lock IOLock;
252   bool AllThreadsShouldExit = false;
253   SplitPoint SplitPointStack[THREAD_MAX][ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX];
254   bool Idle = true;
255
256 #if !defined(_MSC_VER)
257   pthread_cond_t WaitCond;
258   pthread_mutex_t WaitLock;
259 #else
260   HANDLE SitIdleEvent[THREAD_MAX];
261 #endif
262
263   // Node counters, used only by thread[0] but try to keep in different
264   // cache lines (64 bytes each) from the heavy SMP read accessed variables.
265   int NodesSincePoll;
266   int NodesBetweenPolls = 30000;
267
268   // History table
269   History H;
270
271
272   /// Functions
273
274   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]);
275   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value alpha, Value beta);
276   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
277   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth, int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove = MOVE_NONE);
278   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta, Depth depth, int ply, int threadID);
279   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID);
280   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID);
281   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
282   void update_pv(SearchStack ss[], int ply);
283   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply);
284   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2);
285   bool value_is_mate(Value value);
286   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss);
287   Depth extension(const Position&, Move, bool, bool, bool, bool, bool, bool*);
288   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos);
289   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat);
290   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply);
291   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply);
292   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth, Move movesSearched[], int moveCount);
293   void update_killers(Move m, SearchStack& ss);
294
295   bool fail_high_ply_1();
296   int current_search_time();
297   int nps();
298   void poll();
299   void ponderhit();
300   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID);
301   void wait_for_stop_or_ponderhit();
302   void init_ss_array(SearchStack ss[]);
303
304   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp);
305   void init_split_point_stack();
306   void destroy_split_point_stack();
307   bool thread_should_stop(int threadID);
308   bool thread_is_available(int slave, int master);
309   bool idle_thread_exists(int master);
310   bool split(const Position& pos, SearchStack* ss, int ply,
311              Value *alpha, Value *beta, Value *bestValue,
312              const Value futilityValue, Depth depth, int *moves,
313              MovePicker *mp, int master, bool pvNode);
314   void wake_sleeping_threads();
315
316 #if !defined(_MSC_VER)
317   void *init_thread(void *threadID);
318 #else
319   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID);
320 #endif
321
322 }
323
324
325 ////
326 //// Functions
327 ////
328
329 //FIXME: HACK
330 static double lnArray[512];
331
332 inline double ln(int i)
333 {
334     return lnArray[i];
335 }
336
337 /// perft() is our utility to verify move generation is bug free. All the legal
338 /// moves up to given depth are generated and counted and the sum returned.
339
340 int perft(Position& pos, Depth depth)
341 {
342     Move move;
343     int sum = 0;
344     MovePicker mp = MovePicker(pos, MOVE_NONE, depth, H);
345
346     // If we are at the last ply we don't need to do and undo
347     // the moves, just to count them.
348     if (depth <= OnePly) // Replace with '<' to test also qsearch
349     {
350         while (mp.get_next_move()) sum++;
351         return sum;
352     }
353
354     // Loop through all legal moves
355     CheckInfo ci(pos);
356     while ((move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
357     {
358         StateInfo st;
359         pos.do_move(move, st, ci, pos.move_is_check(move, ci));
360         sum += perft(pos, depth - OnePly);
361         pos.undo_move(move);
362     }
363     return sum;
364 }
365
366
367 /// think() is the external interface to Stockfish's search, and is called when
368 /// the program receives the UCI 'go' command. It initializes various
369 /// search-related global variables, and calls root_search(). It returns false
370 /// when a quit command is received during the search.
371
372 bool think(const Position& pos, bool infinite, bool ponder, int side_to_move,
373            int time[], int increment[], int movesToGo, int maxDepth,
374            int maxNodes, int maxTime, Move searchMoves[]) {
375
376   // Look for a book move
377   if (!infinite && !ponder && get_option_value_bool("OwnBook"))
378   {
379       Move bookMove;
380       if (get_option_value_string("Book File") != OpeningBook.file_name())
381           OpeningBook.open(get_option_value_string("Book File"));
382
383       bookMove = OpeningBook.get_move(pos);
384       if (bookMove != MOVE_NONE)
385       {
386           cout << "bestmove " << bookMove << endl;
387           return true;
388       }
389   }
390
391   // Initialize global search variables
392   Idle = StopOnPonderhit = AbortSearch = Quit = false;
393   FailHigh = FailLow = Problem = false;
394   SearchStartTime = get_system_time();
395   ExactMaxTime = maxTime;
396   NodesSincePoll = 0;
397   InfiniteSearch = infinite;
398   PonderSearch = ponder;
399
400   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
401   {
402       Threads[i].nodes = 0ULL;
403       Threads[i].failHighPly1 = false;
404   }
405
406   if (button_was_pressed("New Game"))
407       loseOnTime = false; // Reset at the beginning of a new game
408
409   // Read UCI option values
410   TT.set_size(get_option_value_int("Hash"));
411   if (button_was_pressed("Clear Hash"))
412       TT.clear();
413
414   bool PonderingEnabled = get_option_value_bool("Ponder");
415   MultiPV = get_option_value_int("MultiPV");
416
417   CheckExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (PV nodes)"));
418   CheckExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Check Extension (non-PV nodes)"));
419
420   SingleEvasionExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (PV nodes)"));
421   SingleEvasionExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Single Evasion Extension (non-PV nodes)"));
422
423   PawnPushTo7thExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (PV nodes)"));
424   PawnPushTo7thExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Push to 7th Extension (non-PV nodes)"));
425
426   PassedPawnExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (PV nodes)"));
427   PassedPawnExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Passed Pawn Extension (non-PV nodes)"));
428
429   PawnEndgameExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (PV nodes)"));
430   PawnEndgameExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Pawn Endgame Extension (non-PV nodes)"));
431
432   MateThreatExtension[1] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (PV nodes)"));
433   MateThreatExtension[0] = Depth(get_option_value_int("Mate Threat Extension (non-PV nodes)"));
434
435   LMRPVMoves    = get_option_value_int("Full Depth Moves (PV nodes)") + 1;
436   LMRNonPVMoves = get_option_value_int("Full Depth Moves (non-PV nodes)") + 1;
437   ThreatDepth   = get_option_value_int("Threat Depth") * OnePly;
438
439   Chess960 = get_option_value_bool("UCI_Chess960");
440   ShowCurrentLine = get_option_value_bool("UCI_ShowCurrLine");
441   UseLogFile = get_option_value_bool("Use Search Log");
442   if (UseLogFile)
443       LogFile.open(get_option_value_string("Search Log Filename").c_str(), std::ios::out | std::ios::app);
444
445   MinimumSplitDepth = get_option_value_int("Minimum Split Depth") * OnePly;
446   MaxThreadsPerSplitPoint = get_option_value_int("Maximum Number of Threads per Split Point");
447
448   read_weights(pos.side_to_move());
449
450   // Set the number of active threads
451   int newActiveThreads = get_option_value_int("Threads");
452   if (newActiveThreads != ActiveThreads)
453   {
454       ActiveThreads = newActiveThreads;
455       init_eval(ActiveThreads);
456   }
457
458   // Wake up sleeping threads
459   wake_sleeping_threads();
460
461   for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
462       assert(thread_is_available(i, 0));
463
464   // Set thinking time
465   int myTime = time[side_to_move];
466   int myIncrement = increment[side_to_move];
467
468   if (!movesToGo) // Sudden death time control
469   {
470       if (myIncrement)
471       {
472           MaxSearchTime = myTime / 30 + myIncrement;
473           AbsoluteMaxSearchTime = Max(myTime / 4, myIncrement - 100);
474       }
475       else // Blitz game without increment
476       {
477           MaxSearchTime = myTime / 30;
478           AbsoluteMaxSearchTime = myTime / 8;
479       }
480   }
481   else // (x moves) / (y minutes)
482   {
483       if (movesToGo == 1)
484       {
485           MaxSearchTime = myTime / 2;
486           AbsoluteMaxSearchTime = (myTime > 3000)? (myTime - 500) : ((myTime * 3) / 4);
487       }
488       else
489       {
490           MaxSearchTime = myTime / Min(movesToGo, 20);
491           AbsoluteMaxSearchTime = Min((4 * myTime) / movesToGo, myTime / 3);
492       }
493   }
494
495   if (PonderingEnabled)
496   {
497       MaxSearchTime += MaxSearchTime / 4;
498       MaxSearchTime = Min(MaxSearchTime, AbsoluteMaxSearchTime);
499   }
500
501   // Fixed depth or fixed number of nodes?
502   MaxDepth = maxDepth;
503   if (MaxDepth)
504       InfiniteSearch = true; // HACK
505
506   MaxNodes = maxNodes;
507   if (MaxNodes)
508   {
509       NodesBetweenPolls = Min(MaxNodes, 30000);
510       InfiniteSearch = true; // HACK
511   }
512   else if (myTime && myTime < 1000)
513       NodesBetweenPolls = 1000;
514   else if (myTime && myTime < 5000)
515       NodesBetweenPolls = 5000;
516   else
517       NodesBetweenPolls = 30000;
518
519   // Write information to search log file
520   if (UseLogFile)
521       LogFile << "Searching: " << pos.to_fen() << endl
522               << "infinite: "  << infinite
523               << " ponder: "   << ponder
524               << " time: "     << myTime
525               << " increment: " << myIncrement
526               << " moves to go: " << movesToGo << endl;
527
528   // LSN filtering. Used only for developing purpose. Disabled by default.
529   if (   UseLSNFiltering
530       && loseOnTime)
531   {
532       // Step 2. If after last move we decided to lose on time, do it now!
533        while (SearchStartTime + myTime + 1000 > get_system_time())
534            /* wait here */;
535   }
536
537   // We're ready to start thinking. Call the iterative deepening loop function
538   Value v = id_loop(pos, searchMoves);
539
540
541   if (UseLSNFiltering)
542   {
543       // Step 1. If this is sudden death game and our position is hopeless,
544       // decide to lose on time.
545       if (   !loseOnTime // If we already lost on time, go to step 3.
546           && myTime < LSNTime
547           && myIncrement == 0
548           && movesToGo == 0
549           && v < -LSNValue)
550       {
551           loseOnTime = true;
552       }
553       else if (loseOnTime)
554       {
555           // Step 3. Now after stepping over the time limit, reset flag for next match.
556           loseOnTime = false;
557       }
558   }
559
560   if (UseLogFile)
561       LogFile.close();
562
563   Idle = true;
564   return !Quit;
565 }
566
567
568 /// init_threads() is called during startup. It launches all helper threads,
569 /// and initializes the split point stack and the global locks and condition
570 /// objects.
571
572 #include <cmath> //FIXME: HACK
573
574 void init_threads() {
575
576   // FIXME: HACK!!
577   for (int i = 0; i < 512; i++)
578     lnArray[i] = log(double(i));
579
580   volatile int i;
581
582 #if !defined(_MSC_VER)
583   pthread_t pthread[1];
584 #endif
585
586   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
587       Threads[i].activeSplitPoints = 0;
588
589   // Initialize global locks
590   lock_init(&MPLock, NULL);
591   lock_init(&IOLock, NULL);
592
593   init_split_point_stack();
594
595 #if !defined(_MSC_VER)
596   pthread_mutex_init(&WaitLock, NULL);
597   pthread_cond_init(&WaitCond, NULL);
598 #else
599   for (i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
600       SitIdleEvent[i] = CreateEvent(0, FALSE, FALSE, 0);
601 #endif
602
603   // All threads except the main thread should be initialized to idle state
604   for (i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
605   {
606       Threads[i].stop = false;
607       Threads[i].workIsWaiting = false;
608       Threads[i].idle = true;
609       Threads[i].running = false;
610   }
611
612   // Launch the helper threads
613   for (i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
614   {
615 #if !defined(_MSC_VER)
616       pthread_create(pthread, NULL, init_thread, (void*)(&i));
617 #else
618       DWORD iID[1];
619       CreateThread(NULL, 0, init_thread, (LPVOID)(&i), 0, iID);
620 #endif
621
622       // Wait until the thread has finished launching
623       while (!Threads[i].running);
624   }
625 }
626
627
628 /// stop_threads() is called when the program exits. It makes all the
629 /// helper threads exit cleanly.
630
631 void stop_threads() {
632
633   ActiveThreads = THREAD_MAX;  // HACK
634   Idle = false;  // HACK
635   wake_sleeping_threads();
636   AllThreadsShouldExit = true;
637   for (int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
638   {
639       Threads[i].stop = true;
640       while (Threads[i].running);
641   }
642   destroy_split_point_stack();
643 }
644
645
646 /// nodes_searched() returns the total number of nodes searched so far in
647 /// the current search.
648
649 int64_t nodes_searched() {
650
651   int64_t result = 0ULL;
652   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
653       result += Threads[i].nodes;
654   return result;
655 }
656
657
658 // SearchStack::init() initializes a search stack. Used at the beginning of a
659 // new search from the root.
660 void SearchStack::init(int ply) {
661
662   pv[ply] = pv[ply + 1] = MOVE_NONE;
663   currentMove = threatMove = MOVE_NONE;
664   reduction = Depth(0);
665 }
666
667 void SearchStack::initKillers() {
668
669   mateKiller = MOVE_NONE;
670   for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++)
671       killers[i] = MOVE_NONE;
672 }
673
674 namespace {
675
676   // id_loop() is the main iterative deepening loop. It calls root_search
677   // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has
678   // been consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is
679   // reached.
680
681   Value id_loop(const Position& pos, Move searchMoves[]) {
682
683     Position p(pos);
684     SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
685
686     // searchMoves are verified, copied, scored and sorted
687     RootMoveList rml(p, searchMoves);
688
689     if (rml.move_count() == 0)
690     {
691         if (PonderSearch)
692             wait_for_stop_or_ponderhit();
693
694         return pos.is_check()? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW;
695     }
696
697     // Print RootMoveList c'tor startup scoring to the standard output,
698     // so that we print information also for iteration 1.
699     cout << "info depth " << 1 << "\ninfo depth " << 1
700          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(0))
701          << " time " << current_search_time()
702          << " nodes " << nodes_searched()
703          << " nps " << nps()
704          << " pv " << rml.get_move(0) << "\n";
705
706     // Initialize
707     TT.new_search();
708     H.clear();
709     init_ss_array(ss);
710     IterationInfo[1] = IterationInfoType(rml.get_move_score(0), rml.get_move_score(0));
711     Iteration = 1;
712
713     // Is one move significantly better than others after initial scoring ?
714     Move EasyMove = MOVE_NONE;
715     if (   rml.move_count() == 1
716         || rml.get_move_score(0) > rml.get_move_score(1) + EasyMoveMargin)
717         EasyMove = rml.get_move(0);
718
719     // Iterative deepening loop
720     while (Iteration < PLY_MAX)
721     {
722         // Initialize iteration
723         rml.sort();
724         Iteration++;
725         BestMoveChangesByIteration[Iteration] = 0;
726         if (Iteration <= 5)
727             ExtraSearchTime = 0;
728
729         cout << "info depth " << Iteration << endl;
730
731         // Calculate dynamic search window based on previous iterations
732         Value alpha, beta;
733
734         if (MultiPV == 1 && Iteration >= 6 && abs(IterationInfo[Iteration - 1].value) < VALUE_KNOWN_WIN)
735         {
736             int prevDelta1 = IterationInfo[Iteration - 1].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue;
737             int prevDelta2 = IterationInfo[Iteration - 2].speculatedValue - IterationInfo[Iteration - 3].speculatedValue;
738
739             int delta = Max(2 * abs(prevDelta1) + abs(prevDelta2), ProblemMargin);
740
741             alpha = Max(IterationInfo[Iteration - 1].value - delta, -VALUE_INFINITE);
742             beta  = Min(IterationInfo[Iteration - 1].value + delta,  VALUE_INFINITE);
743         }
744         else
745         {
746             alpha = - VALUE_INFINITE;
747             beta  =   VALUE_INFINITE;
748         }
749
750         // Search to the current depth
751         Value value = root_search(p, ss, rml, alpha, beta);
752
753         // Write PV to transposition table, in case the relevant entries have
754         // been overwritten during the search.
755         TT.insert_pv(p, ss[0].pv);
756
757         if (AbortSearch)
758             break; // Value cannot be trusted. Break out immediately!
759
760         //Save info about search result
761         Value speculatedValue;
762         bool fHigh = false;
763         bool fLow = false;
764         Value delta = value - IterationInfo[Iteration - 1].value;
765
766         if (value >= beta)
767         {
768             assert(delta > 0);
769
770             fHigh = true;
771             speculatedValue = value + delta;
772             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 2; // Allocate more time
773         }
774         else if (value <= alpha)
775         {
776             assert(value == alpha);
777             assert(delta < 0);
778
779             fLow = true;
780             speculatedValue = value + delta;
781             BestMoveChangesByIteration[Iteration] += 3; // Allocate more time
782         } else
783             speculatedValue = value;
784
785         speculatedValue = Min(Max(speculatedValue, -VALUE_INFINITE), VALUE_INFINITE);
786         IterationInfo[Iteration] = IterationInfoType(value, speculatedValue);
787
788         // Drop the easy move if it differs from the new best move
789         if (ss[0].pv[0] != EasyMove)
790             EasyMove = MOVE_NONE;
791
792         Problem = false;
793
794         if (!InfiniteSearch)
795         {
796             // Time to stop?
797             bool stopSearch = false;
798
799             // Stop search early if there is only a single legal move,
800             // we search up to Iteration 6 anyway to get a proper score.
801             if (Iteration >= 6 && rml.move_count() == 1)
802                 stopSearch = true;
803
804             // Stop search early when the last two iterations returned a mate score
805             if (  Iteration >= 6
806                 && abs(IterationInfo[Iteration].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100
807                 && abs(IterationInfo[Iteration-1].value) >= abs(VALUE_MATE) - 100)
808                 stopSearch = true;
809
810             // Stop search early if one move seems to be much better than the rest
811             int64_t nodes = nodes_searched();
812             if (   Iteration >= 8
813                 && !fLow
814                 && !fHigh
815                 && EasyMove == ss[0].pv[0]
816                 && (  (   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 85) / 100
817                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 16)
818                     ||(   rml.get_move_cumulative_nodes(0) > (nodes * 98) / 100
819                        && current_search_time() > MaxSearchTime / 32)))
820                 stopSearch = true;
821
822             // Add some extra time if the best move has changed during the last two iterations
823             if (Iteration > 5 && Iteration <= 50)
824                 ExtraSearchTime = BestMoveChangesByIteration[Iteration]   * (MaxSearchTime / 2)
825                                 + BestMoveChangesByIteration[Iteration-1] * (MaxSearchTime / 3);
826
827             // Stop search if most of MaxSearchTime is consumed at the end of the
828             // iteration. We probably don't have enough time to search the first
829             // move at the next iteration anyway.
830             if (current_search_time() > ((MaxSearchTime + ExtraSearchTime) * 80) / 128)
831                 stopSearch = true;
832
833             if (stopSearch)
834             {
835                 if (!PonderSearch)
836                     break;
837                 else
838                     StopOnPonderhit = true;
839             }
840         }
841
842         if (MaxDepth && Iteration >= MaxDepth)
843             break;
844     }
845
846     rml.sort();
847
848     // If we are pondering, we shouldn't print the best move before we
849     // are told to do so
850     if (PonderSearch)
851         wait_for_stop_or_ponderhit();
852     else
853         // Print final search statistics
854         cout << "info nodes " << nodes_searched()
855              << " nps " << nps()
856              << " time " << current_search_time()
857              << " hashfull " << TT.full() << endl;
858
859     // Print the best move and the ponder move to the standard output
860     if (ss[0].pv[0] == MOVE_NONE)
861     {
862         ss[0].pv[0] = rml.get_move(0);
863         ss[0].pv[1] = MOVE_NONE;
864     }
865     cout << "bestmove " << ss[0].pv[0];
866     if (ss[0].pv[1] != MOVE_NONE)
867         cout << " ponder " << ss[0].pv[1];
868
869     cout << endl;
870
871     if (UseLogFile)
872     {
873         if (dbg_show_mean)
874             dbg_print_mean(LogFile);
875
876         if (dbg_show_hit_rate)
877             dbg_print_hit_rate(LogFile);
878
879         LogFile << "\nNodes: " << nodes_searched()
880                 << "\nNodes/second: " << nps()
881                 << "\nBest move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[0]);
882
883         StateInfo st;
884         p.do_move(ss[0].pv[0], st);
885         LogFile << "\nPonder move: " << move_to_san(p, ss[0].pv[1]) << endl;
886     }
887     return rml.get_move_score(0);
888   }
889
890
891   // root_search() is the function which searches the root node. It is
892   // similar to search_pv except that it uses a different move ordering
893   // scheme and prints some information to the standard output.
894
895   Value root_search(Position& pos, SearchStack ss[], RootMoveList& rml, Value alpha, Value beta) {
896
897     Value oldAlpha = alpha;
898     Value value;
899     CheckInfo ci(pos);
900
901     // Loop through all the moves in the root move list
902     for (int i = 0; i <  rml.move_count() && !AbortSearch; i++)
903     {
904         if (alpha >= beta)
905         {
906             // We failed high, invalidate and skip next moves, leave node-counters
907             // and beta-counters as they are and quickly return, we will try to do
908             // a research at the next iteration with a bigger aspiration window.
909             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
910             continue;
911         }
912         int64_t nodes;
913         Move move;
914         StateInfo st;
915         Depth depth, ext, newDepth;
916
917         RootMoveNumber = i + 1;
918         FailHigh = false;
919
920         // Save the current node count before the move is searched
921         nodes = nodes_searched();
922
923         // Reset beta cut-off counters
924         BetaCounter.clear();
925
926         // Pick the next root move, and print the move and the move number to
927         // the standard output.
928         move = ss[0].currentMove = rml.get_move(i);
929
930         if (current_search_time() >= 1000)
931             cout << "info currmove " << move
932                  << " currmovenumber " << RootMoveNumber << endl;
933
934         // Decide search depth for this move
935         bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move);
936         bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
937         bool dangerous;
938         depth =  (Iteration - 2) * OnePly + InitialDepth;
939         ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
940         newDepth = depth + ext;
941
942         // Make the move, and search it
943         pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
944
945         if (i < MultiPV)
946         {
947             // Aspiration window is disabled in multi-pv case
948             if (MultiPV > 1)
949                 alpha = -VALUE_INFINITE;
950
951             value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
952
953             // If the value has dropped a lot compared to the last iteration,
954             // set the boolean variable Problem to true. This variable is used
955             // for time managment: When Problem is true, we try to complete the
956             // current iteration before playing a move.
957             Problem = (   Iteration >= 2
958                        && value <= IterationInfo[Iteration - 1].value - ProblemMargin);
959
960             if (Problem && StopOnPonderhit)
961                 StopOnPonderhit = false;
962         }
963         else
964         {
965             // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
966             // if the move fails high will be re-searched at full depth.
967             if (   depth >= 3*OnePly // FIXME was newDepth
968                 && !dangerous
969                 && !captureOrPromotion
970                 && !move_is_castle(move))
971             {
972                 double red = 0.5 + ln(RootMoveNumber - MultiPV + 1) * ln(depth / 2) / 6.0;
973                 if (red >= 1.0)
974                 {
975                     ss[0].reduction = Depth(int(floor(red * int(OnePly))));
976                     value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[0].reduction, 1, true, 0);
977                 }
978                 else
979                     value = alpha + 1; // Just to trigger next condition
980             } else
981                 value = alpha + 1; // Just to trigger next condition
982
983             if (value > alpha)
984             {
985                 value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, 1, true, 0);
986
987                 if (value > alpha)
988                 {
989                     // Fail high! Set the boolean variable FailHigh to true, and
990                     // re-search the move using a PV search. The variable FailHigh
991                     // is used for time managment: We try to avoid aborting the
992                     // search prematurely during a fail high research.
993                     FailHigh = true;
994                     value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, 1, 0);
995                 }
996             }
997         }
998
999         pos.undo_move(move);
1000
1001         // Finished searching the move. If AbortSearch is true, the search
1002         // was aborted because the user interrupted the search or because we
1003         // ran out of time. In this case, the return value of the search cannot
1004         // be trusted, and we break out of the loop without updating the best
1005         // move and/or PV.
1006         if (AbortSearch)
1007             break;
1008
1009         // Remember beta-cutoff and searched nodes counts for this move. The
1010         // info is used to sort the root moves at the next iteration.
1011         int64_t our, their;
1012         BetaCounter.read(pos.side_to_move(), our, their);
1013         rml.set_beta_counters(i, our, their);
1014         rml.set_move_nodes(i, nodes_searched() - nodes);
1015
1016         assert(value >= -VALUE_INFINITE && value <= VALUE_INFINITE);
1017
1018         if (value <= alpha && i >= MultiPV)
1019             rml.set_move_score(i, -VALUE_INFINITE);
1020         else
1021         {
1022             // PV move or new best move!
1023
1024             // Update PV
1025             rml.set_move_score(i, value);
1026             update_pv(ss, 0);
1027             TT.extract_pv(pos, ss[0].pv, PLY_MAX);
1028             rml.set_move_pv(i, ss[0].pv);
1029
1030             if (MultiPV == 1)
1031             {
1032                 // We record how often the best move has been changed in each
1033                 // iteration. This information is used for time managment: When
1034                 // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1035                 if (i > 0)
1036                     BestMoveChangesByIteration[Iteration]++;
1037
1038                 // Print search information to the standard output
1039                 cout << "info depth " << Iteration
1040                      << " score " << value_to_string(value)
1041                      << ((value >= beta) ? " lowerbound" :
1042                         ((value <= alpha)? " upperbound" : ""))
1043                      << " time "  << current_search_time()
1044                      << " nodes " << nodes_searched()
1045                      << " nps "   << nps()
1046                      << " pv ";
1047
1048                 for (int j = 0; ss[0].pv[j] != MOVE_NONE && j < PLY_MAX; j++)
1049                     cout << ss[0].pv[j] << " ";
1050
1051                 cout << endl;
1052
1053                 if (UseLogFile)
1054                 {
1055                     ValueType type =  (value >= beta  ? VALUE_TYPE_LOWER
1056                                     : (value <= alpha ? VALUE_TYPE_UPPER : VALUE_TYPE_EXACT));
1057
1058                     LogFile << pretty_pv(pos, current_search_time(), Iteration,
1059                                          nodes_searched(), value, type, ss[0].pv) << endl;
1060                 }
1061                 if (value > alpha)
1062                     alpha = value;
1063
1064                 // Reset the global variable Problem to false if the value isn't too
1065                 // far below the final value from the last iteration.
1066                 if (value > IterationInfo[Iteration - 1].value - NoProblemMargin)
1067                     Problem = false;
1068             }
1069             else // MultiPV > 1
1070             {
1071                 rml.sort_multipv(i);
1072                 for (int j = 0; j < Min(MultiPV, rml.move_count()); j++)
1073                 {
1074                     cout << "info multipv " << j + 1
1075                          << " score " << value_to_string(rml.get_move_score(j))
1076                          << " depth " << ((j <= i)? Iteration : Iteration - 1)
1077                          << " time " << current_search_time()
1078                          << " nodes " << nodes_searched()
1079                          << " nps " << nps()
1080                          << " pv ";
1081
1082                     for (int k = 0; rml.get_move_pv(j, k) != MOVE_NONE && k < PLY_MAX; k++)
1083                         cout << rml.get_move_pv(j, k) << " ";
1084
1085                     cout << endl;
1086                 }
1087                 alpha = rml.get_move_score(Min(i, MultiPV-1));
1088             }
1089         } // PV move or new best move
1090
1091         assert(alpha >= oldAlpha);
1092
1093         FailLow = (alpha == oldAlpha);
1094     }
1095     return alpha;
1096   }
1097
1098
1099   // search_pv() is the main search function for PV nodes.
1100
1101   Value search_pv(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1102                   Depth depth, int ply, int threadID) {
1103
1104     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1105     assert(beta > alpha && beta <= VALUE_INFINITE);
1106     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1107     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1108
1109     Move movesSearched[256];
1110     EvalInfo ei;
1111     StateInfo st;
1112     const TTEntry* tte;
1113     Move ttMove, move;
1114     Depth ext, newDepth;
1115     Value oldAlpha, value;
1116     bool isCheck, mateThreat, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1117     int moveCount = 0;
1118     Value bestValue = -VALUE_INFINITE;
1119
1120     if (depth < OnePly)
1121         return qsearch(pos, ss, alpha, beta, Depth(0), ply, threadID);
1122
1123     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1124     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1125     init_node(ss, ply, threadID);
1126
1127     // After init_node() that calls poll()
1128     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1129         return Value(0);
1130
1131     if (pos.is_draw())
1132         return VALUE_DRAW;
1133
1134     if (ply >= PLY_MAX - 1)
1135         return pos.is_check() ? quick_evaluate(pos) : evaluate(pos, ei, threadID);
1136
1137     // Mate distance pruning
1138     oldAlpha = alpha;
1139     alpha = Max(value_mated_in(ply), alpha);
1140     beta = Min(value_mate_in(ply+1), beta);
1141     if (alpha >= beta)
1142         return alpha;
1143
1144     // Transposition table lookup. At PV nodes, we don't use the TT for
1145     // pruning, but only for move ordering. This is to avoid problems in
1146     // the following areas:
1147     //
1148     // * Repetition draw detection
1149     // * Fifty move rule detection
1150     // * Searching for a mate
1151     // * Printing of full PV line
1152     //
1153     tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1154     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1155
1156     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1157     if (   UseIIDAtPVNodes
1158         && depth >= 5*OnePly
1159         && ttMove == MOVE_NONE)
1160     {
1161         search_pv(pos, ss, alpha, beta, depth-2*OnePly, ply, threadID);
1162         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1163         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1164     }
1165
1166     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1167     // to search all moves
1168     isCheck = pos.is_check();
1169     mateThreat = pos.has_mate_threat(opposite_color(pos.side_to_move()));
1170     CheckInfo ci(pos);
1171     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1172
1173     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff
1174     // occurs.
1175     while (   alpha < beta
1176            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1177            && !thread_should_stop(threadID))
1178     {
1179       assert(move_is_ok(move));
1180
1181       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1182       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1183       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1184
1185       // Decide the new search depth
1186       ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1187
1188       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1189       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1190       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1191       if (   depth >= 6 * OnePly
1192           && tte
1193           && move == tte->move()
1194           && ext < OnePly
1195           && is_lower_bound(tte->type())
1196           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1197       {
1198           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1199
1200           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1201           {
1202               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingleReplyMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1203
1204               if (excValue < ttValue - SingleReplyMargin)
1205                   ext = OnePly;
1206           }
1207       }
1208
1209       newDepth = depth - OnePly + ext;
1210
1211       // Update current move
1212       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1213
1214       // Make and search the move
1215       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1216
1217       if (moveCount == 1) // The first move in list is the PV
1218           value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1219       else
1220       {
1221         // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1222         // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1223         if (    depth >= 3*OnePly
1224             && !dangerous
1225             && !captureOrPromotion
1226             && !move_is_castle(move)
1227             && !move_is_killer(move, ss[ply]))
1228         {
1229           double red = 0.5 + ln(moveCount) * ln(depth / 2) / 6.0;
1230           if (red >= 1.0)
1231           {
1232               ss[ply].reduction = Depth(int(floor(red * int(OnePly))));
1233               value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1234           }
1235           else
1236               value = alpha + 1; // Just to trigger next condition
1237         }
1238         else
1239             value = alpha + 1; // Just to trigger next condition
1240
1241         if (value > alpha) // Go with full depth non-pv search
1242         {
1243             ss[ply].reduction = Depth(0);
1244             value = -search(pos, ss, -alpha, newDepth, ply+1, true, threadID);
1245             if (value > alpha && value < beta)
1246             {
1247                 // When the search fails high at ply 1 while searching the first
1248                 // move at the root, set the flag failHighPly1. This is used for
1249                 // time managment:  We don't want to stop the search early in
1250                 // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
1251                 // result in a big drop in score at the root.
1252                 if (ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
1253                     Threads[threadID].failHighPly1 = true;
1254
1255                 // A fail high occurred. Re-search at full window (pv search)
1256                 value = -search_pv(pos, ss, -beta, -alpha, newDepth, ply+1, threadID);
1257                 Threads[threadID].failHighPly1 = false;
1258           }
1259         }
1260       }
1261       pos.undo_move(move);
1262
1263       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1264
1265       // New best move?
1266       if (value > bestValue)
1267       {
1268           bestValue = value;
1269           if (value > alpha)
1270           {
1271               alpha = value;
1272               update_pv(ss, ply);
1273               if (value == value_mate_in(ply + 1))
1274                   ss[ply].mateKiller = move;
1275           }
1276           // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
1277           // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
1278           // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
1279           if (   ply == 1
1280               && Iteration >= 2
1281               && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
1282               Problem = true;
1283       }
1284
1285       // Split?
1286       if (   ActiveThreads > 1
1287           && bestValue < beta
1288           && depth >= MinimumSplitDepth
1289           && Iteration <= 99
1290           && idle_thread_exists(threadID)
1291           && !AbortSearch
1292           && !thread_should_stop(threadID)
1293           && split(pos, ss, ply, &alpha, &beta, &bestValue, VALUE_NONE,
1294                    depth, &moveCount, &mp, threadID, true))
1295           break;
1296     }
1297
1298     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1299     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1300     if (moveCount == 0)
1301         return (isCheck ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1302
1303     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1304     // history counters, and killer moves.
1305     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1306         return bestValue;
1307
1308     if (bestValue <= oldAlpha)
1309         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1310
1311     else if (bestValue >= beta)
1312     {
1313         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1314         move = ss[ply].pv[ply];
1315         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1316         {
1317             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1318             update_killers(move, ss[ply]);
1319         }
1320         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1321     }
1322     else
1323         TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EXACT, depth, ss[ply].pv[ply]);
1324
1325     return bestValue;
1326   }
1327
1328
1329   // search() is the search function for zero-width nodes.
1330
1331   Value search(Position& pos, SearchStack ss[], Value beta, Depth depth,
1332                int ply, bool allowNullmove, int threadID, Move excludedMove) {
1333
1334     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1335     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1336     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1337
1338     Move movesSearched[256];
1339     EvalInfo ei;
1340     StateInfo st;
1341     const TTEntry* tte;
1342     Move ttMove, move;
1343     Depth ext, newDepth;
1344     Value staticValue, nullValue, value, futilityValue, futilityValueScaled;
1345     bool isCheck, useFutilityPruning, singleEvasion, moveIsCheck, captureOrPromotion, dangerous;
1346     bool mateThreat = false;
1347     int moveCount = 0;
1348     Value bestValue = -VALUE_INFINITE;
1349
1350     if (depth < OnePly)
1351         return qsearch(pos, ss, beta-1, beta, Depth(0), ply, threadID);
1352
1353     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1354     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1355     init_node(ss, ply, threadID);
1356
1357     // After init_node() that calls poll()
1358     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1359         return Value(0);
1360
1361     if (pos.is_draw())
1362         return VALUE_DRAW;
1363
1364     if (ply >= PLY_MAX - 1)
1365         return pos.is_check() ? quick_evaluate(pos) : evaluate(pos, ei, threadID);
1366
1367     // Mate distance pruning
1368     if (value_mated_in(ply) >= beta)
1369         return beta;
1370
1371     if (value_mate_in(ply + 1) < beta)
1372         return beta - 1;
1373
1374     // We don't want the score of a partial search to overwrite a previous full search
1375     // TT value, so we use a different position key in case of an excluded move exsists.
1376     Key posKey = excludedMove ? pos.get_exclusion_key() : pos.get_key();
1377
1378     // Transposition table lookup
1379     tte = TT.retrieve(posKey);
1380     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1381
1382     if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1383     {
1384         ss[ply].currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1385         return value_from_tt(tte->value(), ply);
1386     }
1387
1388     isCheck = pos.is_check();
1389     ei.futilityMargin = Value(0); // Manually initialize futilityMargin
1390
1391     // Evaluate the position statically
1392     if (isCheck)
1393         staticValue = quick_evaluate(pos);
1394     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1395         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1396     else
1397         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1398
1399     // Calculate depth dependant futility pruning parameters
1400     const int FutilityMoveCountMargin = 3 + (1 << (3 * int(depth) / 8));
1401     const int FutilityValueMargin = 112 * bitScanReverse32(int(depth) * int(depth) / 2);
1402
1403     // Enhance position with TT value if possible
1404     futilityValue = staticValue + FutilityValueMargin;
1405     staticValue = refine_eval(tte, staticValue, ply);
1406
1407     // Null move search
1408     if (    allowNullmove
1409         &&  depth > OnePly
1410         && !isCheck
1411         && !value_is_mate(beta)
1412         &&  ok_to_do_nullmove(pos)
1413         &&  staticValue >= beta - NullMoveMargin)
1414     {
1415         ss[ply].currentMove = MOVE_NULL;
1416
1417         pos.do_null_move(st);
1418
1419         // Null move dynamic reduction based on depth
1420         int R = 3 + (depth >= 5 * OnePly ? depth / 8 : 0);
1421
1422         // Null move dynamic reduction based on value
1423         if (staticValue - beta > PawnValueMidgame)
1424             R++;
1425
1426         nullValue = -search(pos, ss, -(beta-1), depth-R*OnePly, ply+1, false, threadID);
1427
1428         pos.undo_null_move();
1429
1430         if (nullValue >= beta)
1431         {
1432             if (depth < 6 * OnePly)
1433                 return beta;
1434
1435             // Do zugzwang verification search
1436             Value v = search(pos, ss, beta, depth-5*OnePly, ply, false, threadID);
1437             if (v >= beta)
1438                 return beta;
1439         } else {
1440             // The null move failed low, which means that we may be faced with
1441             // some kind of threat. If the previous move was reduced, check if
1442             // the move that refuted the null move was somehow connected to the
1443             // move which was reduced. If a connection is found, return a fail
1444             // low score (which will cause the reduced move to fail high in the
1445             // parent node, which will trigger a re-search with full depth).
1446             if (nullValue == value_mated_in(ply + 2))
1447                 mateThreat = true;
1448
1449             ss[ply].threatMove = ss[ply + 1].currentMove;
1450             if (   depth < ThreatDepth
1451                 && ss[ply - 1].reduction
1452                 && connected_moves(pos, ss[ply - 1].currentMove, ss[ply].threatMove))
1453                 return beta - 1;
1454         }
1455     }
1456     // Null move search not allowed, try razoring
1457     else if (   !value_is_mate(beta)
1458              && depth < RazorDepth
1459              && staticValue < beta - RazorApprMargins[int(depth) - 2]
1460              && ss[ply - 1].currentMove != MOVE_NULL
1461              && ttMove == MOVE_NONE
1462              && !pos.has_pawn_on_7th(pos.side_to_move()))
1463     {
1464         Value rbeta = beta - RazorMargins[int(depth) - 2];
1465         Value v = qsearch(pos, ss, rbeta-1, rbeta, Depth(0), ply, threadID);
1466         if (v < rbeta)
1467           return v;
1468     }
1469
1470     // Go with internal iterative deepening if we don't have a TT move
1471     if (UseIIDAtNonPVNodes && ttMove == MOVE_NONE && depth >= 8*OnePly &&
1472         !isCheck && evaluate(pos, ei, threadID) >= beta - IIDMargin)
1473     {
1474         search(pos, ss, beta, Min(depth/2, depth-2*OnePly), ply, false, threadID);
1475         ttMove = ss[ply].pv[ply];
1476         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1477     }
1478
1479     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1480     // to search all moves.
1481     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H, &ss[ply]);
1482     CheckInfo ci(pos);
1483     useFutilityPruning = depth < SelectiveDepth && !isCheck;
1484
1485     // Loop through all legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1486     while (   bestValue < beta
1487            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE
1488            && !thread_should_stop(threadID))
1489     {
1490       assert(move_is_ok(move));
1491
1492       if (move == excludedMove)
1493           continue;
1494
1495       singleEvasion = (isCheck && mp.number_of_evasions() == 1);
1496       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1497       captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1498
1499       // Decide the new search depth
1500       ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, singleEvasion, mateThreat, &dangerous);
1501
1502       // Singular extension search. We extend the TT move if its value is much better than
1503       // its siblings. To verify this we do a reduced search on all the other moves but the
1504       // ttMove, if result is lower then ttValue minus a margin then we extend ttMove.
1505       if (   depth >= 8 * OnePly
1506           && tte
1507           && move == tte->move()
1508           && !excludedMove // Do not allow recursive single-reply search
1509           && ext < OnePly
1510           && is_lower_bound(tte->type())
1511           && tte->depth() >= depth - 3 * OnePly)
1512       {
1513           Value ttValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1514
1515           if (abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN)
1516           {
1517               Value excValue = search(pos, ss, ttValue - SingleReplyMargin, depth / 2, ply, false, threadID, move);
1518
1519               if (excValue < ttValue - SingleReplyMargin)
1520                   ext = OnePly;
1521           }
1522       }
1523
1524       newDepth = depth - OnePly + ext;
1525
1526       // Update current move
1527       movesSearched[moveCount++] = ss[ply].currentMove = move;
1528
1529       // Futility pruning
1530       if (    useFutilityPruning
1531           && !dangerous
1532           && !captureOrPromotion
1533           &&  move != ttMove)
1534       {
1535           // Move count based pruning
1536           if (   moveCount >= FutilityMoveCountMargin
1537               && ok_to_prune(pos, move, ss[ply].threatMove)
1538               && bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1539               continue;
1540
1541           // Value based pruning
1542           futilityValueScaled = futilityValue - moveCount * IncrementalFutilityMargin;
1543
1544           if (futilityValueScaled < beta)
1545           {
1546               if (futilityValueScaled > bestValue)
1547                   bestValue = futilityValueScaled;
1548               continue;
1549           }
1550       }
1551
1552       // Make and search the move
1553       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1554
1555       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1556       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1557       if (    depth >= 3*OnePly
1558           && !dangerous
1559           && !captureOrPromotion
1560           && !move_is_castle(move)
1561           && !move_is_killer(move, ss[ply])
1562           /* && move != ttMove*/)
1563       {
1564           double red = 0.5 + ln(moveCount) * ln(depth / 2) / 3.0;
1565           if (red >= 1.0)
1566           {
1567               ss[ply].reduction = Depth(int(floor(red * int(OnePly))));
1568               value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth-ss[ply].reduction, ply+1, true, threadID);
1569           }
1570           else
1571               value = beta; // Just to trigger next condition
1572       }
1573       else
1574           value = beta; // Just to trigger next condition
1575
1576       if (value >= beta) // Go with full depth non-pv search
1577       {
1578           ss[ply].reduction = Depth(0);
1579           value = -search(pos, ss, -(beta-1), newDepth, ply+1, true, threadID);
1580       }
1581       pos.undo_move(move);
1582
1583       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1584
1585       // New best move?
1586       if (value > bestValue)
1587       {
1588           bestValue = value;
1589           if (value >= beta)
1590               update_pv(ss, ply);
1591
1592           if (value == value_mate_in(ply + 1))
1593               ss[ply].mateKiller = move;
1594       }
1595
1596       // Split?
1597       if (   ActiveThreads > 1
1598           && bestValue < beta
1599           && depth >= MinimumSplitDepth
1600           && Iteration <= 99
1601           && idle_thread_exists(threadID)
1602           && !AbortSearch
1603           && !thread_should_stop(threadID)
1604           && split(pos, ss, ply, &beta, &beta, &bestValue, futilityValue,
1605                    depth, &moveCount, &mp, threadID, false))
1606           break;
1607     }
1608
1609     // All legal moves have been searched.  A special case: If there were
1610     // no legal moves, it must be mate or stalemate.
1611     if (moveCount == 0)
1612         return excludedMove ? beta - 1 : (pos.is_check() ? value_mated_in(ply) : VALUE_DRAW);
1613
1614     // If the search is not aborted, update the transposition table,
1615     // history counters, and killer moves.
1616     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1617         return bestValue;
1618
1619     if (bestValue < beta)
1620         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_UPPER, depth, MOVE_NONE);
1621     else
1622     {
1623         BetaCounter.add(pos.side_to_move(), depth, threadID);
1624         move = ss[ply].pv[ply];
1625         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1626         {
1627             update_history(pos, move, depth, movesSearched, moveCount);
1628             update_killers(move, ss[ply]);
1629         }
1630         TT.store(posKey, value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, depth, move);
1631     }
1632
1633     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1634
1635     return bestValue;
1636   }
1637
1638
1639   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1640   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1641   // less than OnePly).
1642
1643   Value qsearch(Position& pos, SearchStack ss[], Value alpha, Value beta,
1644                 Depth depth, int ply, int threadID) {
1645
1646     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha <= VALUE_INFINITE);
1647     assert(beta >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
1648     assert(depth <= 0);
1649     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
1650     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1651
1652     EvalInfo ei;
1653     StateInfo st;
1654     Move ttMove, move;
1655     Value staticValue, bestValue, value, futilityValue;
1656     bool isCheck, enoughMaterial, moveIsCheck;
1657     const TTEntry* tte = NULL;
1658     int moveCount = 0;
1659     bool pvNode = (beta - alpha != 1);
1660
1661     // Initialize, and make an early exit in case of an aborted search,
1662     // an instant draw, maximum ply reached, etc.
1663     init_node(ss, ply, threadID);
1664
1665     // After init_node() that calls poll()
1666     if (AbortSearch || thread_should_stop(threadID))
1667         return Value(0);
1668
1669     if (pos.is_draw())
1670         return VALUE_DRAW;
1671
1672     // Transposition table lookup, only when not in PV
1673     if (!pvNode)
1674     {
1675         tte = TT.retrieve(pos.get_key());
1676         if (tte && ok_to_use_TT(tte, depth, beta, ply))
1677         {
1678             assert(tte->type() != VALUE_TYPE_EVAL);
1679
1680             return value_from_tt(tte->value(), ply);
1681         }
1682     }
1683     ttMove = (tte ? tte->move() : MOVE_NONE);
1684
1685     isCheck = pos.is_check();
1686     ei.futilityMargin = Value(0); // Manually initialize futilityMargin
1687
1688     // Evaluate the position statically
1689     if (isCheck)
1690         staticValue = -VALUE_INFINITE;
1691
1692     else if (tte && (tte->type() & VALUE_TYPE_EVAL))
1693     {
1694         // Use the cached evaluation score if possible
1695         assert(ei.futilityMargin == Value(0));
1696
1697         staticValue = value_from_tt(tte->value(), ply);
1698     }
1699     else
1700         staticValue = evaluate(pos, ei, threadID);
1701
1702     if (ply >= PLY_MAX - 1)
1703         return pos.is_check() ? quick_evaluate(pos) : evaluate(pos, ei, threadID);
1704
1705     // Initialize "stand pat score", and return it immediately if it is
1706     // at least beta.
1707     bestValue = staticValue;
1708
1709     if (bestValue >= beta)
1710     {
1711         // Store the score to avoid a future costly evaluation() call
1712         if (!isCheck && !tte && ei.futilityMargin == 0)
1713             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_EV_LO, Depth(-127*OnePly), MOVE_NONE);
1714
1715         return bestValue;
1716     }
1717
1718     if (bestValue > alpha)
1719         alpha = bestValue;
1720
1721     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1722     // to search the moves.  Because the depth is <= 0 here, only captures,
1723     // queen promotions and checks (only if depth == 0) will be generated.
1724     MovePicker mp = MovePicker(pos, ttMove, depth, H);
1725     CheckInfo ci(pos);
1726     enoughMaterial = pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) > RookValueMidgame;
1727
1728     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff
1729     // occurs.
1730     while (   alpha < beta
1731            && (move = mp.get_next_move()) != MOVE_NONE)
1732     {
1733       assert(move_is_ok(move));
1734
1735       moveCount++;
1736       ss[ply].currentMove = move;
1737
1738       moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1739
1740       // Futility pruning
1741       if (   enoughMaterial
1742           && !isCheck
1743           && !pvNode
1744           && !moveIsCheck
1745           &&  move != ttMove
1746           && !move_is_promotion(move)
1747           && !pos.move_is_passed_pawn_push(move))
1748       {
1749           futilityValue =  staticValue
1750                          + Max(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(move)),
1751                                pos.endgame_value_of_piece_on(move_to(move)))
1752                          + (move_is_ep(move) ? PawnValueEndgame : Value(0))
1753                          + FutilityMarginQS
1754                          + ei.futilityMargin;
1755
1756           if (futilityValue < alpha)
1757           {
1758               if (futilityValue > bestValue)
1759                   bestValue = futilityValue;
1760               continue;
1761           }
1762       }
1763
1764       // Don't search captures and checks with negative SEE values
1765       if (   !isCheck
1766           &&  move != ttMove
1767           && !move_is_promotion(move)
1768           &&  pos.see_sign(move) < 0)
1769           continue;
1770
1771       // Make and search the move
1772       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1773       value = -qsearch(pos, ss, -beta, -alpha, depth-OnePly, ply+1, threadID);
1774       pos.undo_move(move);
1775
1776       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1777
1778       // New best move?
1779       if (value > bestValue)
1780       {
1781           bestValue = value;
1782           if (value > alpha)
1783           {
1784               alpha = value;
1785               update_pv(ss, ply);
1786           }
1787        }
1788     }
1789
1790     // All legal moves have been searched.  A special case: If we're in check
1791     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1792     if (!moveCount && pos.is_check()) // Mate!
1793         return value_mated_in(ply);
1794
1795     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1796
1797     // Update transposition table
1798     move = ss[ply].pv[ply];
1799     if (!pvNode)
1800     {
1801         // If bestValue isn't changed it means it is still the static evaluation of
1802         // the node, so keep this info to avoid a future costly evaluation() call.
1803         ValueType type = (bestValue == staticValue && !ei.futilityMargin ? VALUE_TYPE_EV_UP : VALUE_TYPE_UPPER);
1804         Depth d = (depth == Depth(0) ? Depth(0) : Depth(-1));
1805
1806         if (bestValue < beta)
1807             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), type, d, MOVE_NONE);
1808         else
1809             TT.store(pos.get_key(), value_to_tt(bestValue, ply), VALUE_TYPE_LOWER, d, move);
1810     }
1811
1812     // Update killers only for good check moves
1813     if (alpha >= beta && !pos.move_is_capture_or_promotion(move))
1814         update_killers(move, ss[ply]);
1815
1816     return bestValue;
1817   }
1818
1819
1820   // sp_search() is used to search from a split point.  This function is called
1821   // by each thread working at the split point.  It is similar to the normal
1822   // search() function, but simpler.  Because we have already probed the hash
1823   // table, done a null move search, and searched the first move before
1824   // splitting, we don't have to repeat all this work in sp_search().  We
1825   // also don't need to store anything to the hash table here:  This is taken
1826   // care of after we return from the split point.
1827
1828   void sp_search(SplitPoint* sp, int threadID) {
1829
1830     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1831     assert(ActiveThreads > 1);
1832
1833     Position pos = Position(sp->pos);
1834     CheckInfo ci(pos);
1835     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1836     Value value;
1837     Move move;
1838     bool isCheck = pos.is_check();
1839     bool useFutilityPruning =     sp->depth < SelectiveDepth
1840                               && !isCheck;
1841
1842     const int FutilityMoveCountMargin = 3 + (1 << (3 * int(sp->depth) / 8));
1843     const int FutilityValueMargin = 112 * bitScanReverse32(int(sp->depth) * int(sp->depth) / 2);
1844
1845     while (    sp->bestValue < sp->beta
1846            && !thread_should_stop(threadID)
1847            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
1848     {
1849       assert(move_is_ok(move));
1850
1851       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1852       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1853
1854       lock_grab(&(sp->lock));
1855       int moveCount = ++sp->moves;
1856       lock_release(&(sp->lock));
1857
1858       ss[sp->ply].currentMove = move;
1859
1860       // Decide the new search depth.
1861       bool dangerous;
1862       Depth ext = extension(pos, move, false, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
1863       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
1864
1865       // Prune?
1866       if (    useFutilityPruning
1867           && !dangerous
1868           && !captureOrPromotion)
1869       {
1870           // Move count based pruning
1871           if (   moveCount >= FutilityMoveCountMargin
1872               && ok_to_prune(pos, move, ss[sp->ply].threatMove)
1873               && sp->bestValue > value_mated_in(PLY_MAX))
1874               continue;
1875
1876           // Value based pruning
1877           if (sp->futilityValue == VALUE_NONE)
1878           {
1879               EvalInfo ei;
1880               sp->futilityValue = evaluate(pos, ei, threadID) + FutilityValueMargin;
1881           }
1882
1883           Value futilityValueScaled = sp->futilityValue - moveCount * IncrementalFutilityMargin;
1884
1885           if (futilityValueScaled < sp->beta)
1886           {
1887               if (futilityValueScaled > sp->bestValue) // Less then 1% of cases
1888               {
1889                   lock_grab(&(sp->lock));
1890                   if (futilityValueScaled > sp->bestValue)
1891                       sp->bestValue = futilityValueScaled;
1892                   lock_release(&(sp->lock));
1893               }
1894               continue;
1895           }
1896       }
1897
1898       // Make and search the move.
1899       StateInfo st;
1900       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
1901
1902       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
1903       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
1904       if (   !dangerous
1905           && !captureOrPromotion
1906           && !move_is_castle(move)
1907           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
1908       {
1909           double red = 0.5 + ln(moveCount) * ln(sp->depth / 2) / 3.0;
1910           if (red >= 1.0)
1911           {
1912               ss[sp->ply].reduction = Depth(int(floor(red * int(OnePly))));
1913               value = -search(pos, ss, -(sp->beta-1), newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
1914           }
1915           else
1916               value = sp->beta; // Just to trigger next condition
1917       }
1918       else
1919           value = sp->beta; // Just to trigger next condition
1920
1921       if (value >= sp->beta) // Go with full depth non-pv search
1922       {
1923           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
1924           value = -search(pos, ss, -(sp->beta - 1), newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
1925       }
1926       pos.undo_move(move);
1927
1928       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1929
1930       if (thread_should_stop(threadID))
1931           break;
1932
1933       // New best move?
1934       if (value > sp->bestValue) // Less then 2% of cases
1935       {
1936           lock_grab(&(sp->lock));
1937           if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
1938           {
1939               sp->bestValue = value;
1940               if (sp->bestValue >= sp->beta)
1941               {
1942                   sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
1943                   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1944                       if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
1945                           Threads[i].stop = true;
1946
1947                   sp->finished = true;
1948               }
1949           }
1950           lock_release(&(sp->lock));
1951       }
1952     }
1953
1954     lock_grab(&(sp->lock));
1955
1956     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
1957     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
1958     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
1959         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
1960             if (sp->slaves[i])
1961                 Threads[i].stop = true;
1962
1963     sp->cpus--;
1964     sp->slaves[threadID] = 0;
1965
1966     lock_release(&(sp->lock));
1967   }
1968
1969
1970   // sp_search_pv() is used to search from a PV split point.  This function
1971   // is called by each thread working at the split point.  It is similar to
1972   // the normal search_pv() function, but simpler.  Because we have already
1973   // probed the hash table and searched the first move before splitting, we
1974   // don't have to repeat all this work in sp_search_pv().  We also don't
1975   // need to store anything to the hash table here: This is taken care of
1976   // after we return from the split point.
1977
1978   void sp_search_pv(SplitPoint* sp, int threadID) {
1979
1980     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
1981     assert(ActiveThreads > 1);
1982
1983     Position pos = Position(sp->pos);
1984     CheckInfo ci(pos);
1985     SearchStack* ss = sp->sstack[threadID];
1986     Value value;
1987     Move move;
1988
1989     while (    sp->alpha < sp->beta
1990            && !thread_should_stop(threadID)
1991            && (move = sp->mp->get_next_move(sp->lock)) != MOVE_NONE)
1992     {
1993       bool moveIsCheck = pos.move_is_check(move, ci);
1994       bool captureOrPromotion = pos.move_is_capture_or_promotion(move);
1995
1996       assert(move_is_ok(move));
1997
1998       lock_grab(&(sp->lock));
1999       int moveCount = ++sp->moves;
2000       lock_release(&(sp->lock));
2001
2002       ss[sp->ply].currentMove = move;
2003
2004       // Decide the new search depth.
2005       bool dangerous;
2006       Depth ext = extension(pos, move, true, captureOrPromotion, moveIsCheck, false, false, &dangerous);
2007       Depth newDepth = sp->depth - OnePly + ext;
2008
2009       // Make and search the move.
2010       StateInfo st;
2011       pos.do_move(move, st, ci, moveIsCheck);
2012
2013       // Try to reduce non-pv search depth by one ply if move seems not problematic,
2014       // if the move fails high will be re-searched at full depth.
2015       if (   !dangerous
2016           && !captureOrPromotion
2017           && !move_is_castle(move)
2018           && !move_is_killer(move, ss[sp->ply]))
2019       {
2020           double red = 0.5 + ln(moveCount) * ln(sp->depth / 2) / 6.0;
2021           if (red >= 1.0)
2022           {
2023               ss[sp->ply].reduction = Depth(int(floor(red * int(OnePly))));
2024               value = -search(pos, ss, -sp->alpha, newDepth-ss[sp->ply].reduction, sp->ply+1, true, threadID);
2025           }
2026           else
2027               value = sp->alpha + 1; // Just to trigger next condition
2028       }
2029       else
2030           value = sp->alpha + 1; // Just to trigger next condition
2031
2032       if (value > sp->alpha) // Go with full depth non-pv search
2033       {
2034           ss[sp->ply].reduction = Depth(0);
2035           value = -search(pos, ss, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, true, threadID);
2036
2037           if (value > sp->alpha && value < sp->beta)
2038           {
2039               // When the search fails high at ply 1 while searching the first
2040               // move at the root, set the flag failHighPly1.  This is used for
2041               // time managment: We don't want to stop the search early in
2042               // such cases, because resolving the fail high at ply 1 could
2043               // result in a big drop in score at the root.
2044               if (sp->ply == 1 && RootMoveNumber == 1)
2045                   Threads[threadID].failHighPly1 = true;
2046
2047               value = -search_pv(pos, ss, -sp->beta, -sp->alpha, newDepth, sp->ply+1, threadID);
2048               Threads[threadID].failHighPly1 = false;
2049         }
2050       }
2051       pos.undo_move(move);
2052
2053       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
2054
2055       if (thread_should_stop(threadID))
2056           break;
2057
2058       // New best move?
2059       lock_grab(&(sp->lock));
2060       if (value > sp->bestValue && !thread_should_stop(threadID))
2061       {
2062           sp->bestValue = value;
2063           if (value > sp->alpha)
2064           {
2065               sp->alpha = value;
2066               sp_update_pv(sp->parentSstack, ss, sp->ply);
2067               if (value == value_mate_in(sp->ply + 1))
2068                   ss[sp->ply].mateKiller = move;
2069
2070               if (value >= sp->beta)
2071               {
2072                   for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2073                       if (i != threadID && (i == sp->master || sp->slaves[i]))
2074                           Threads[i].stop = true;
2075
2076                   sp->finished = true;
2077               }
2078         }
2079         // If we are at ply 1, and we are searching the first root move at
2080         // ply 0, set the 'Problem' variable if the score has dropped a lot
2081         // (from the computer's point of view) since the previous iteration.
2082         if (   sp->ply == 1
2083             && Iteration >= 2
2084             && -value <= IterationInfo[Iteration-1].value - ProblemMargin)
2085             Problem = true;
2086       }
2087       lock_release(&(sp->lock));
2088     }
2089
2090     lock_grab(&(sp->lock));
2091
2092     // If this is the master thread and we have been asked to stop because of
2093     // a beta cutoff higher up in the tree, stop all slave threads.
2094     if (sp->master == threadID && thread_should_stop(threadID))
2095         for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2096             if (sp->slaves[i])
2097                 Threads[i].stop = true;
2098
2099     sp->cpus--;
2100     sp->slaves[threadID] = 0;
2101
2102     lock_release(&(sp->lock));
2103   }
2104
2105   /// The BetaCounterType class
2106
2107   BetaCounterType::BetaCounterType() { clear(); }
2108
2109   void BetaCounterType::clear() {
2110
2111     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2112         Threads[i].betaCutOffs[WHITE] = Threads[i].betaCutOffs[BLACK] = 0ULL;
2113   }
2114
2115   void BetaCounterType::add(Color us, Depth d, int threadID) {
2116
2117     // Weighted count based on depth
2118     Threads[threadID].betaCutOffs[us] += unsigned(d);
2119   }
2120
2121   void BetaCounterType::read(Color us, int64_t& our, int64_t& their) {
2122
2123     our = their = 0UL;
2124     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2125     {
2126         our += Threads[i].betaCutOffs[us];
2127         their += Threads[i].betaCutOffs[opposite_color(us)];
2128     }
2129   }
2130
2131
2132   /// The RootMoveList class
2133
2134   // RootMoveList c'tor
2135
2136   RootMoveList::RootMoveList(Position& pos, Move searchMoves[]) : count(0) {
2137
2138     MoveStack mlist[MaxRootMoves];
2139     bool includeAllMoves = (searchMoves[0] == MOVE_NONE);
2140
2141     // Generate all legal moves
2142     MoveStack* last = generate_moves(pos, mlist);
2143
2144     // Add each move to the moves[] array
2145     for (MoveStack* cur = mlist; cur != last; cur++)
2146     {
2147         bool includeMove = includeAllMoves;
2148
2149         for (int k = 0; !includeMove && searchMoves[k] != MOVE_NONE; k++)
2150             includeMove = (searchMoves[k] == cur->move);
2151
2152         if (!includeMove)
2153             continue;
2154
2155         // Find a quick score for the move
2156         StateInfo st;
2157         SearchStack ss[PLY_MAX_PLUS_2];
2158         init_ss_array(ss);
2159
2160         moves[count].move = cur->move;
2161         pos.do_move(moves[count].move, st);
2162         moves[count].score = -qsearch(pos, ss, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE, Depth(0), 1, 0);
2163         pos.undo_move(moves[count].move);
2164         moves[count].pv[0] = moves[count].move;
2165         moves[count].pv[1] = MOVE_NONE;
2166         count++;
2167     }
2168     sort();
2169   }
2170
2171
2172   // RootMoveList simple methods definitions
2173
2174   void RootMoveList::set_move_nodes(int moveNum, int64_t nodes) {
2175
2176     moves[moveNum].nodes = nodes;
2177     moves[moveNum].cumulativeNodes += nodes;
2178   }
2179
2180   void RootMoveList::set_beta_counters(int moveNum, int64_t our, int64_t their) {
2181
2182     moves[moveNum].ourBeta = our;
2183     moves[moveNum].theirBeta = their;
2184   }
2185
2186   void RootMoveList::set_move_pv(int moveNum, const Move pv[]) {
2187
2188     int j;
2189
2190     for (j = 0; pv[j] != MOVE_NONE; j++)
2191         moves[moveNum].pv[j] = pv[j];
2192
2193     moves[moveNum].pv[j] = MOVE_NONE;
2194   }
2195
2196
2197   // RootMoveList::sort() sorts the root move list at the beginning of a new
2198   // iteration.
2199
2200   void RootMoveList::sort() {
2201
2202     sort_multipv(count - 1); // Sort all items
2203   }
2204
2205
2206   // RootMoveList::sort_multipv() sorts the first few moves in the root move
2207   // list by their scores and depths. It is used to order the different PVs
2208   // correctly in MultiPV mode.
2209
2210   void RootMoveList::sort_multipv(int n) {
2211
2212     int i,j;
2213
2214     for (i = 1; i <= n; i++)
2215     {
2216         RootMove rm = moves[i];
2217         for (j = i; j > 0 && moves[j - 1] < rm; j--)
2218             moves[j] = moves[j - 1];
2219
2220         moves[j] = rm;
2221     }
2222   }
2223
2224
2225   // init_node() is called at the beginning of all the search functions
2226   // (search(), search_pv(), qsearch(), and so on) and initializes the
2227   // search stack object corresponding to the current node. Once every
2228   // NodesBetweenPolls nodes, init_node() also calls poll(), which polls
2229   // for user input and checks whether it is time to stop the search.
2230
2231   void init_node(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2232
2233     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2234     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2235
2236     Threads[threadID].nodes++;
2237
2238     if (threadID == 0)
2239     {
2240         NodesSincePoll++;
2241         if (NodesSincePoll >= NodesBetweenPolls)
2242         {
2243             poll();
2244             NodesSincePoll = 0;
2245         }
2246     }
2247     ss[ply].init(ply);
2248     ss[ply + 2].initKillers();
2249
2250     if (Threads[threadID].printCurrentLine)
2251         print_current_line(ss, ply, threadID);
2252   }
2253
2254
2255   // update_pv() is called whenever a search returns a value > alpha.
2256   // It updates the PV in the SearchStack object corresponding to the
2257   // current node.
2258
2259   void update_pv(SearchStack ss[], int ply) {
2260
2261     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2262
2263     int p;
2264
2265     ss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2266
2267     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2268         ss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2269
2270     ss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2271   }
2272
2273
2274   // sp_update_pv() is a variant of update_pv for use at split points. The
2275   // difference between the two functions is that sp_update_pv also updates
2276   // the PV at the parent node.
2277
2278   void sp_update_pv(SearchStack* pss, SearchStack ss[], int ply) {
2279
2280     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2281
2282     int p;
2283
2284     ss[ply].pv[ply] = pss[ply].pv[ply] = ss[ply].currentMove;
2285
2286     for (p = ply + 1; ss[ply + 1].pv[p] != MOVE_NONE; p++)
2287         ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = ss[ply + 1].pv[p];
2288
2289     ss[ply].pv[p] = pss[ply].pv[p] = MOVE_NONE;
2290   }
2291
2292
2293   // connected_moves() tests whether two moves are 'connected' in the sense
2294   // that the first move somehow made the second move possible (for instance
2295   // if the moving piece is the same in both moves). The first move is assumed
2296   // to be the move that was made to reach the current position, while the
2297   // second move is assumed to be a move from the current position.
2298
2299   bool connected_moves(const Position& pos, Move m1, Move m2) {
2300
2301     Square f1, t1, f2, t2;
2302     Piece p;
2303
2304     assert(move_is_ok(m1));
2305     assert(move_is_ok(m2));
2306
2307     if (m2 == MOVE_NONE)
2308         return false;
2309
2310     // Case 1: The moving piece is the same in both moves
2311     f2 = move_from(m2);
2312     t1 = move_to(m1);
2313     if (f2 == t1)
2314         return true;
2315
2316     // Case 2: The destination square for m2 was vacated by m1
2317     t2 = move_to(m2);
2318     f1 = move_from(m1);
2319     if (t2 == f1)
2320         return true;
2321
2322     // Case 3: Moving through the vacated square
2323     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(f2))
2324         && bit_is_set(squares_between(f2, t2), f1))
2325       return true;
2326
2327     // Case 4: The destination square for m2 is defended by the moving piece in m1
2328     p = pos.piece_on(t1);
2329     if (bit_is_set(pos.attacks_from(p, t1), t2))
2330         return true;
2331
2332     // Case 5: Discovered check, checking piece is the piece moved in m1
2333     if (    piece_is_slider(p)
2334         &&  bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), f2)
2335         && !bit_is_set(squares_between(t1, pos.king_square(pos.side_to_move())), t2))
2336     {
2337         // discovered_check_candidates() works also if the Position's side to
2338         // move is the opposite of the checking piece.
2339         Color them = opposite_color(pos.side_to_move());
2340         Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(them);
2341
2342         if (bit_is_set(dcCandidates, f2))
2343             return true;
2344     }
2345     return false;
2346   }
2347
2348
2349   // value_is_mate() checks if the given value is a mate one
2350   // eventually compensated for the ply.
2351
2352   bool value_is_mate(Value value) {
2353
2354     assert(abs(value) <= VALUE_INFINITE);
2355
2356     return   value <= value_mated_in(PLY_MAX)
2357           || value >= value_mate_in(PLY_MAX);
2358   }
2359
2360
2361   // move_is_killer() checks if the given move is among the
2362   // killer moves of that ply.
2363
2364   bool move_is_killer(Move m, const SearchStack& ss) {
2365
2366       const Move* k = ss.killers;
2367       for (int i = 0; i < KILLER_MAX; i++, k++)
2368           if (*k == m)
2369               return true;
2370
2371       return false;
2372   }
2373
2374
2375   // extension() decides whether a move should be searched with normal depth,
2376   // or with extended depth. Certain classes of moves (checking moves, in
2377   // particular) are searched with bigger depth than ordinary moves and in
2378   // any case are marked as 'dangerous'. Note that also if a move is not
2379   // extended, as example because the corresponding UCI option is set to zero,
2380   // the move is marked as 'dangerous' so, at least, we avoid to prune it.
2381
2382   Depth extension(const Position& pos, Move m, bool pvNode, bool captureOrPromotion,
2383                   bool moveIsCheck, bool singleEvasion, bool mateThreat, bool* dangerous) {
2384
2385     assert(m != MOVE_NONE);
2386
2387     Depth result = Depth(0);
2388     *dangerous = moveIsCheck | singleEvasion | mateThreat;
2389
2390     if (*dangerous)
2391     {
2392         if (moveIsCheck)
2393             result += CheckExtension[pvNode];
2394
2395         if (singleEvasion)
2396             result += SingleEvasionExtension[pvNode];
2397
2398         if (mateThreat)
2399             result += MateThreatExtension[pvNode];
2400     }
2401
2402     if (pos.type_of_piece_on(move_from(m)) == PAWN)
2403     {
2404         Color c = pos.side_to_move();
2405         if (relative_rank(c, move_to(m)) == RANK_7)
2406         {
2407             result += PawnPushTo7thExtension[pvNode];
2408             *dangerous = true;
2409         }
2410         if (pos.pawn_is_passed(c, move_to(m)))
2411         {
2412             result += PassedPawnExtension[pvNode];
2413             *dangerous = true;
2414         }
2415     }
2416
2417     if (   captureOrPromotion
2418         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2419         && (  pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK)
2420             - pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)) == Value(0))
2421         && !move_is_promotion(m)
2422         && !move_is_ep(m))
2423     {
2424         result += PawnEndgameExtension[pvNode];
2425         *dangerous = true;
2426     }
2427
2428     if (   pvNode
2429         && captureOrPromotion
2430         && pos.type_of_piece_on(move_to(m)) != PAWN
2431         && pos.see_sign(m) >= 0)
2432     {
2433         result += OnePly/2;
2434         *dangerous = true;
2435     }
2436
2437     return Min(result, OnePly);
2438   }
2439
2440
2441   // ok_to_do_nullmove() looks at the current position and decides whether
2442   // doing a 'null move' should be allowed. In order to avoid zugzwang
2443   // problems, null moves are not allowed when the side to move has very
2444   // little material left. Currently, the test is a bit too simple: Null
2445   // moves are avoided only when the side to move has only pawns left.
2446   // It's probably a good idea to avoid null moves in at least some more
2447   // complicated endgames, e.g. KQ vs KR.  FIXME
2448
2449   bool ok_to_do_nullmove(const Position& pos) {
2450
2451     return pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()) != Value(0);
2452   }
2453
2454
2455   // ok_to_prune() tests whether it is safe to forward prune a move. Only
2456   // non-tactical moves late in the move list close to the leaves are
2457   // candidates for pruning.
2458
2459   bool ok_to_prune(const Position& pos, Move m, Move threat) {
2460
2461     assert(move_is_ok(m));
2462     assert(threat == MOVE_NONE || move_is_ok(threat));
2463     assert(!pos.move_is_check(m));
2464     assert(!pos.move_is_capture_or_promotion(m));
2465     assert(!pos.move_is_passed_pawn_push(m));
2466
2467     Square mfrom, mto, tfrom, tto;
2468
2469     // Prune if there isn't any threat move and
2470     // is not a castling move (common case).
2471     if (threat == MOVE_NONE && !move_is_castle(m))
2472         return true;
2473
2474     mfrom = move_from(m);
2475     mto = move_to(m);
2476     tfrom = move_from(threat);
2477     tto = move_to(threat);
2478
2479     // Case 1: Castling moves are never pruned
2480     if (move_is_castle(m))
2481         return false;
2482
2483     // Case 2: Don't prune moves which move the threatened piece
2484     if (mfrom == tto)
2485         return false;
2486
2487     // Case 3: If the threatened piece has value less than or equal to the
2488     // value of the threatening piece, don't prune move which defend it.
2489     if (   pos.move_is_capture(threat)
2490         && (   pos.midgame_value_of_piece_on(tfrom) >= pos.midgame_value_of_piece_on(tto)
2491             || pos.type_of_piece_on(tfrom) == KING)
2492         && pos.move_attacks_square(m, tto))
2493         return false;
2494
2495     // Case 4: If the moving piece in the threatened move is a slider, don't
2496     // prune safe moves which block its ray.
2497     if (   piece_is_slider(pos.piece_on(tfrom))
2498         && bit_is_set(squares_between(tfrom, tto), mto)
2499         && pos.see_sign(m) >= 0)
2500         return false;
2501
2502     return true;
2503   }
2504
2505
2506   // ok_to_use_TT() returns true if a transposition table score
2507   // can be used at a given point in search.
2508
2509   bool ok_to_use_TT(const TTEntry* tte, Depth depth, Value beta, int ply) {
2510
2511     Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2512
2513     return   (   tte->depth() >= depth
2514               || v >= Max(value_mate_in(PLY_MAX), beta)
2515               || v < Min(value_mated_in(PLY_MAX), beta))
2516
2517           && (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= beta)
2518               || (is_upper_bound(tte->type()) && v < beta));
2519   }
2520
2521
2522   // refine_eval() returns the transposition table score if
2523   // possible otherwise falls back on static position evaluation.
2524
2525   Value refine_eval(const TTEntry* tte, Value defaultEval, int ply) {
2526
2527       if (!tte)
2528           return defaultEval;
2529
2530       Value v = value_from_tt(tte->value(), ply);
2531
2532       if (   (is_lower_bound(tte->type()) && v >= defaultEval)
2533           || (is_upper_bound(tte->type()) && v < defaultEval))
2534           return v;
2535
2536       return defaultEval;
2537   }
2538
2539   // update_history() registers a good move that produced a beta-cutoff
2540   // in history and marks as failures all the other moves of that ply.
2541
2542   void update_history(const Position& pos, Move move, Depth depth,
2543                       Move movesSearched[], int moveCount) {
2544
2545     Move m;
2546
2547     H.success(pos.piece_on(move_from(move)), move_to(move), depth);
2548
2549     for (int i = 0; i < moveCount - 1; i++)
2550     {
2551         m = movesSearched[i];
2552
2553         assert(m != move);
2554
2555         if (!pos.move_is_capture_or_promotion(m))
2556             H.failure(pos.piece_on(move_from(m)), move_to(m), depth);
2557     }
2558   }
2559
2560
2561   // update_killers() add a good move that produced a beta-cutoff
2562   // among the killer moves of that ply.
2563
2564   void update_killers(Move m, SearchStack& ss) {
2565
2566     if (m == ss.killers[0])
2567         return;
2568
2569     for (int i = KILLER_MAX - 1; i > 0; i--)
2570         ss.killers[i] = ss.killers[i - 1];
2571
2572     ss.killers[0] = m;
2573   }
2574
2575
2576   // fail_high_ply_1() checks if some thread is currently resolving a fail
2577   // high at ply 1 at the node below the first root node.  This information
2578   // is used for time management.
2579
2580   bool fail_high_ply_1() {
2581
2582     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2583         if (Threads[i].failHighPly1)
2584             return true;
2585
2586     return false;
2587   }
2588
2589
2590   // current_search_time() returns the number of milliseconds which have passed
2591   // since the beginning of the current search.
2592
2593   int current_search_time() {
2594
2595     return get_system_time() - SearchStartTime;
2596   }
2597
2598
2599   // nps() computes the current nodes/second count.
2600
2601   int nps() {
2602
2603     int t = current_search_time();
2604     return (t > 0 ? int((nodes_searched() * 1000) / t) : 0);
2605   }
2606
2607
2608   // poll() performs two different functions: It polls for user input, and it
2609   // looks at the time consumed so far and decides if it's time to abort the
2610   // search.
2611
2612   void poll() {
2613
2614     static int lastInfoTime;
2615     int t = current_search_time();
2616
2617     //  Poll for input
2618     if (Bioskey())
2619     {
2620         // We are line oriented, don't read single chars
2621         std::string command;
2622
2623         if (!std::getline(std::cin, command))
2624             command = "quit";
2625
2626         if (command == "quit")
2627         {
2628             AbortSearch = true;
2629             PonderSearch = false;
2630             Quit = true;
2631             return;
2632         }
2633         else if (command == "stop")
2634         {
2635             AbortSearch = true;
2636             PonderSearch = false;
2637         }
2638         else if (command == "ponderhit")
2639             ponderhit();
2640     }
2641
2642     // Print search information
2643     if (t < 1000)
2644         lastInfoTime = 0;
2645
2646     else if (lastInfoTime > t)
2647         // HACK: Must be a new search where we searched less than
2648         // NodesBetweenPolls nodes during the first second of search.
2649         lastInfoTime = 0;
2650
2651     else if (t - lastInfoTime >= 1000)
2652     {
2653         lastInfoTime = t;
2654         lock_grab(&IOLock);
2655
2656         if (dbg_show_mean)
2657             dbg_print_mean();
2658
2659         if (dbg_show_hit_rate)
2660             dbg_print_hit_rate();
2661
2662         cout << "info nodes " << nodes_searched() << " nps " << nps()
2663              << " time " << t << " hashfull " << TT.full() << endl;
2664
2665         lock_release(&IOLock);
2666
2667         if (ShowCurrentLine)
2668             Threads[0].printCurrentLine = true;
2669     }
2670
2671     // Should we stop the search?
2672     if (PonderSearch)
2673         return;
2674
2675     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2676                            && !FailLow
2677                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2678
2679     bool noProblemFound =   !FailHigh
2680                          && !FailLow
2681                          && !fail_high_ply_1()
2682                          && !Problem
2683                          &&  t > 6 * (MaxSearchTime + ExtraSearchTime);
2684
2685     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2686                      || stillAtFirstMove //FIXME: We are not checking any problem flags, BUG?
2687                      || noProblemFound;
2688
2689     if (   (Iteration >= 3 && !InfiniteSearch && noMoreTime)
2690         || (ExactMaxTime && t >= ExactMaxTime)
2691         || (Iteration >= 3 && MaxNodes && nodes_searched() >= MaxNodes))
2692         AbortSearch = true;
2693   }
2694
2695
2696   // ponderhit() is called when the program is pondering (i.e. thinking while
2697   // it's the opponent's turn to move) in order to let the engine know that
2698   // it correctly predicted the opponent's move.
2699
2700   void ponderhit() {
2701
2702     int t = current_search_time();
2703     PonderSearch = false;
2704
2705     bool stillAtFirstMove =    RootMoveNumber == 1
2706                            && !FailLow
2707                            &&  t > MaxSearchTime + ExtraSearchTime;
2708
2709     bool noProblemFound =   !FailHigh
2710                          && !FailLow
2711                          && !fail_high_ply_1()
2712                          && !Problem
2713                          &&  t > 6 * (MaxSearchTime + ExtraSearchTime);
2714
2715     bool noMoreTime =   t > AbsoluteMaxSearchTime
2716                      || stillAtFirstMove
2717                      || noProblemFound;
2718
2719     if (Iteration >= 3 && !InfiniteSearch && (noMoreTime || StopOnPonderhit))
2720         AbortSearch = true;
2721   }
2722
2723
2724   // print_current_line() prints the current line of search for a given
2725   // thread. Called when the UCI option UCI_ShowCurrLine is 'true'.
2726
2727   void print_current_line(SearchStack ss[], int ply, int threadID) {
2728
2729     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2730     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2731
2732     if (!Threads[threadID].idle)
2733     {
2734         lock_grab(&IOLock);
2735         cout << "info currline " << (threadID + 1);
2736         for (int p = 0; p < ply; p++)
2737             cout << " " << ss[p].currentMove;
2738
2739         cout << endl;
2740         lock_release(&IOLock);
2741     }
2742     Threads[threadID].printCurrentLine = false;
2743     if (threadID + 1 < ActiveThreads)
2744         Threads[threadID + 1].printCurrentLine = true;
2745   }
2746
2747
2748   // init_ss_array() does a fast reset of the first entries of a SearchStack array
2749
2750   void init_ss_array(SearchStack ss[]) {
2751
2752     for (int i = 0; i < 3; i++)
2753     {
2754         ss[i].init(i);
2755         ss[i].initKillers();
2756     }
2757   }
2758
2759
2760   // wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is reached
2761   // while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle in
2762   // the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
2763   // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command.
2764   // We simply wait here until one of these commands is sent, and return,
2765   // after which the bestmove and pondermove will be printed (in id_loop()).
2766
2767   void wait_for_stop_or_ponderhit() {
2768
2769     std::string command;
2770
2771     while (true)
2772     {
2773         if (!std::getline(std::cin, command))
2774             command = "quit";
2775
2776         if (command == "quit")
2777         {
2778             Quit = true;
2779             break;
2780         }
2781         else if (command == "ponderhit" || command == "stop")
2782             break;
2783     }
2784   }
2785
2786
2787   // idle_loop() is where the threads are parked when they have no work to do.
2788   // The parameter "waitSp", if non-NULL, is a pointer to an active SplitPoint
2789   // object for which the current thread is the master.
2790
2791   void idle_loop(int threadID, SplitPoint* waitSp) {
2792
2793     assert(threadID >= 0 && threadID < THREAD_MAX);
2794
2795     Threads[threadID].running = true;
2796
2797     while (true)
2798     {
2799         if (AllThreadsShouldExit && threadID != 0)
2800             break;
2801
2802         // If we are not thinking, wait for a condition to be signaled
2803         // instead of wasting CPU time polling for work.
2804         while (threadID != 0 && (Idle || threadID >= ActiveThreads))
2805         {
2806
2807 #if !defined(_MSC_VER)
2808             pthread_mutex_lock(&WaitLock);
2809             if (Idle || threadID >= ActiveThreads)
2810                 pthread_cond_wait(&WaitCond, &WaitLock);
2811
2812             pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
2813 #else
2814             WaitForSingleObject(SitIdleEvent[threadID], INFINITE);
2815 #endif
2816         }
2817
2818       // If this thread has been assigned work, launch a search
2819       if (Threads[threadID].workIsWaiting)
2820       {
2821           Threads[threadID].workIsWaiting = false;
2822           if (Threads[threadID].splitPoint->pvNode)
2823               sp_search_pv(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2824           else
2825               sp_search(Threads[threadID].splitPoint, threadID);
2826
2827           Threads[threadID].idle = true;
2828       }
2829
2830       // If this thread is the master of a split point and all threads have
2831       // finished their work at this split point, return from the idle loop.
2832       if (waitSp != NULL && waitSp->cpus == 0)
2833           return;
2834     }
2835
2836     Threads[threadID].running = false;
2837   }
2838
2839
2840   // init_split_point_stack() is called during program initialization, and
2841   // initializes all split point objects.
2842
2843   void init_split_point_stack() {
2844
2845     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2846         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2847         {
2848             SplitPointStack[i][j].parent = NULL;
2849             lock_init(&(SplitPointStack[i][j].lock), NULL);
2850         }
2851   }
2852
2853
2854   // destroy_split_point_stack() is called when the program exits, and
2855   // destroys all locks in the precomputed split point objects.
2856
2857   void destroy_split_point_stack() {
2858
2859     for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
2860         for (int j = 0; j < ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX; j++)
2861             lock_destroy(&(SplitPointStack[i][j].lock));
2862   }
2863
2864
2865   // thread_should_stop() checks whether the thread with a given threadID has
2866   // been asked to stop, directly or indirectly. This can happen if a beta
2867   // cutoff has occurred in the thread's currently active split point, or in
2868   // some ancestor of the current split point.
2869
2870   bool thread_should_stop(int threadID) {
2871
2872     assert(threadID >= 0 && threadID < ActiveThreads);
2873
2874     SplitPoint* sp;
2875
2876     if (Threads[threadID].stop)
2877         return true;
2878     if (ActiveThreads <= 2)
2879         return false;
2880     for (sp = Threads[threadID].splitPoint; sp != NULL; sp = sp->parent)
2881         if (sp->finished)
2882         {
2883             Threads[threadID].stop = true;
2884             return true;
2885         }
2886     return false;
2887   }
2888
2889
2890   // thread_is_available() checks whether the thread with threadID "slave" is
2891   // available to help the thread with threadID "master" at a split point. An
2892   // obvious requirement is that "slave" must be idle. With more than two
2893   // threads, this is not by itself sufficient:  If "slave" is the master of
2894   // some active split point, it is only available as a slave to the other
2895   // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s
2896   // split point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
2897
2898   bool thread_is_available(int slave, int master) {
2899
2900     assert(slave >= 0 && slave < ActiveThreads);
2901     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2902     assert(ActiveThreads > 1);
2903
2904     if (!Threads[slave].idle || slave == master)
2905         return false;
2906
2907     if (Threads[slave].activeSplitPoints == 0)
2908         // No active split points means that the thread is available as
2909         // a slave for any other thread.
2910         return true;
2911
2912     if (ActiveThreads == 2)
2913         return true;
2914
2915     // Apply the "helpful master" concept if possible
2916     if (SplitPointStack[slave][Threads[slave].activeSplitPoints - 1].slaves[master])
2917         return true;
2918
2919     return false;
2920   }
2921
2922
2923   // idle_thread_exists() tries to find an idle thread which is available as
2924   // a slave for the thread with threadID "master".
2925
2926   bool idle_thread_exists(int master) {
2927
2928     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2929     assert(ActiveThreads > 1);
2930
2931     for (int i = 0; i < ActiveThreads; i++)
2932         if (thread_is_available(i, master))
2933             return true;
2934
2935     return false;
2936   }
2937
2938
2939   // split() does the actual work of distributing the work at a node between
2940   // several threads at PV nodes. If it does not succeed in splitting the
2941   // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
2942   // split point objects), the function immediately returns false. If
2943   // splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
2944   // data that must be copied to the helper threads (the current position and
2945   // search stack, alpha, beta, the search depth, etc.), and we tell our
2946   // helper threads that they have been assigned work. This will cause them
2947   // to instantly leave their idle loops and call sp_search_pv(). When all
2948   // threads have returned from sp_search_pv (or, equivalently, when
2949   // splitPoint->cpus becomes 0), split() returns true.
2950
2951   bool split(const Position& p, SearchStack* sstck, int ply,
2952              Value* alpha, Value* beta, Value* bestValue, const Value futilityValue,
2953              Depth depth, int* moves, MovePicker* mp, int master, bool pvNode) {
2954
2955     assert(p.is_ok());
2956     assert(sstck != NULL);
2957     assert(ply >= 0 && ply < PLY_MAX);
2958     assert(*bestValue >= -VALUE_INFINITE && *bestValue <= *alpha);
2959     assert(!pvNode || *alpha < *beta);
2960     assert(*beta <= VALUE_INFINITE);
2961     assert(depth > Depth(0));
2962     assert(master >= 0 && master < ActiveThreads);
2963     assert(ActiveThreads > 1);
2964
2965     SplitPoint* splitPoint;
2966     int i;
2967
2968     lock_grab(&MPLock);
2969
2970     // If no other thread is available to help us, or if we have too many
2971     // active split points, don't split.
2972     if (   !idle_thread_exists(master)
2973         || Threads[master].activeSplitPoints >= ACTIVE_SPLIT_POINTS_MAX)
2974     {
2975         lock_release(&MPLock);
2976         return false;
2977     }
2978
2979     // Pick the next available split point object from the split point stack
2980     splitPoint = SplitPointStack[master] + Threads[master].activeSplitPoints;
2981     Threads[master].activeSplitPoints++;
2982
2983     // Initialize the split point object and copy current position
2984     splitPoint->parent = Threads[master].splitPoint;
2985     splitPoint->finished = false;
2986     splitPoint->ply = ply;
2987     splitPoint->depth = depth;
2988     splitPoint->alpha = pvNode ? *alpha : (*beta - 1);
2989     splitPoint->beta = *beta;
2990     splitPoint->pvNode = pvNode;
2991     splitPoint->bestValue = *bestValue;
2992     splitPoint->futilityValue = futilityValue;
2993     splitPoint->master = master;
2994     splitPoint->mp = mp;
2995     splitPoint->moves = *moves;
2996     splitPoint->cpus = 1;
2997     splitPoint->pos.copy(p);
2998     splitPoint->parentSstack = sstck;
2999     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
3000         splitPoint->slaves[i] = 0;
3001
3002     // Copy the current search stack to the master thread
3003     memcpy(splitPoint->sstack[master], sstck, (ply+1) * sizeof(SearchStack));
3004     Threads[master].splitPoint = splitPoint;
3005
3006     // Make copies of the current position and search stack for each thread
3007     for (i = 0; i < ActiveThreads && splitPoint->cpus < MaxThreadsPerSplitPoint; i++)
3008         if (thread_is_available(i, master))
3009         {
3010             memcpy(splitPoint->sstack[i], sstck, (ply+1) * sizeof(SearchStack));
3011             Threads[i].splitPoint = splitPoint;
3012             splitPoint->slaves[i] = 1;
3013             splitPoint->cpus++;
3014         }
3015
3016     // Tell the threads that they have work to do. This will make them leave
3017     // their idle loop.
3018     for (i = 0; i < ActiveThreads; i++)
3019         if (i == master || splitPoint->slaves[i])
3020         {
3021             Threads[i].workIsWaiting = true;
3022             Threads[i].idle = false;
3023             Threads[i].stop = false;
3024         }
3025
3026     lock_release(&MPLock);
3027
3028     // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
3029     // which it will instantly launch a search, because its workIsWaiting
3030     // slot is 'true'.  We send the split point as a second parameter to the
3031     // idle loop, which means that the main thread will return from the idle
3032     // loop when all threads have finished their work at this split point
3033     // (i.e. when splitPoint->cpus == 0).
3034     idle_loop(master, splitPoint);
3035
3036     // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
3037     // finished. Update alpha, beta and bestValue, and return.
3038     lock_grab(&MPLock);
3039
3040     if (pvNode)
3041         *alpha = splitPoint->alpha;
3042
3043     *beta = splitPoint->beta;
3044     *bestValue = splitPoint->bestValue;
3045     Threads[master].stop = false;
3046     Threads[master].idle = false;
3047     Threads[master].activeSplitPoints--;
3048     Threads[master].splitPoint = splitPoint->parent;
3049
3050     lock_release(&MPLock);
3051     return true;
3052   }
3053
3054
3055   // wake_sleeping_threads() wakes up all sleeping threads when it is time
3056   // to start a new search from the root.
3057
3058   void wake_sleeping_threads() {
3059
3060     if (ActiveThreads > 1)
3061     {
3062         for (int i = 1; i < ActiveThreads; i++)
3063         {
3064             Threads[i].idle = true;
3065             Threads[i].workIsWaiting = false;
3066         }
3067
3068 #if !defined(_MSC_VER)
3069       pthread_mutex_lock(&WaitLock);
3070       pthread_cond_broadcast(&WaitCond);
3071       pthread_mutex_unlock(&WaitLock);
3072 #else
3073       for (int i = 1; i < THREAD_MAX; i++)
3074           SetEvent(SitIdleEvent[i]);
3075 #endif
3076     }
3077   }
3078
3079
3080   // init_thread() is the function which is called when a new thread is
3081   // launched. It simply calls the idle_loop() function with the supplied
3082   // threadID. There are two versions of this function; one for POSIX
3083   // threads and one for Windows threads.
3084
3085 #if !defined(_MSC_VER)
3086
3087   void* init_thread(void *threadID) {
3088
3089     idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
3090     return NULL;
3091   }
3092
3093 #else
3094
3095   DWORD WINAPI init_thread(LPVOID threadID) {
3096
3097     idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
3098     return NULL;
3099   }
3100
3101 #endif
3102
3103 }