]> git.sesse.net Git - stockfish/blobdiff - src/thread.cpp
Retire redundant sp->slavesCount field
[stockfish] / src / thread.cpp
index d674c3ab3f9872635eddd77c7b2d89c65e31cfd9..8be7b7214bf44661265bf0899a23860415a464cd 100644 (file)
@@ -1,7 +1,7 @@
 /*
   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
-  Copyright (C) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
+  Copyright (C) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
 
   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
 */
 
+#include <algorithm> // For std::count
 #include <cassert>
-#include <iostream>
 
 #include "movegen.h"
 #include "search.h"
 #include "thread.h"
-#include "ucioption.h"
+#include "uci.h"
 
 using namespace Search;
 
 ThreadPool Threads; // Global object
 
-namespace { extern "C" {
-
- // start_routine() is the C function which is called when a new thread
- // is launched. It is a wrapper to member function pointed by start_fn.
-
- long start_routine(Thread* th) { (th->*(th->start_fn))(); return 0; }
-
-} }
-
-
-// Thread c'tor starts a newly-created thread of execution that will call
-// the idle loop function pointed by start_fn going immediately to sleep.
-
-Thread::Thread(Fn fn) : splitPoints() {
-
-  is_searching = do_exit = false;
-  maxPly = splitPointsCnt = 0;
-  curSplitPoint = NULL;
-  start_fn = fn;
-  idx = Threads.size();
-  do_sleep = true;
+extern void check_time();
 
-  if (!thread_create(handle, start_routine, this))
-  {
-      std::cerr << "Failed to create thread number " << idx << std::endl;
-      ::exit(EXIT_FAILURE);
-  }
-}
+namespace {
 
+ // start_routine() is the C function which is called when a new thread
+ // is launched. It is a wrapper to the virtual function idle_loop().
 
-// Thread d'tor waits for thread termination before to return.
+ extern "C" { long start_routine(ThreadBase* th) { th->idle_loop(); return 0; } }
 
-Thread::~Thread() {
 
-  assert(do_sleep);
+ // Helpers to launch a thread after creation and joining before delete. Must be
+ // outside Thread c'tor and d'tor because the object must be fully initialized
+ // when start_routine (and hence virtual idle_loop) is called and when joining.
 
-  do_exit = true; // Search must be already finished
-  notify_one();
-  thread_join(handle); // Wait for thread termination
-}
+ template<typename T> T* new_thread() {
+   T* th = new T();
+   thread_create(th->handle, start_routine, th); // Will go to sleep
+   return th;
+ }
 
+ void delete_thread(ThreadBase* th) {
 
-// Thread::timer_loop() is where the timer thread waits maxPly milliseconds and
-// then calls check_time(). If maxPly is 0 thread sleeps until is woken up.
-extern void check_time();
+   th->mutex.lock();
+   th->exit = true; // Search must be already finished
+   th->mutex.unlock();
 
-void Thread::timer_loop() {
+   th->notify_one();
+   thread_join(th->handle); // Wait for thread termination
+   delete th;
+ }
 
-  while (!do_exit)
-  {
-      mutex.lock();
-      while (!maxPly && !do_exit)
-          sleepCondition.wait_for(mutex, maxPly ? maxPly : INT_MAX);
-      mutex.unlock();
-      check_time();
-  }
 }
 
 
-// Thread::main_loop() is where the main thread is parked waiting to be started
-// when there is a new search. Main thread will launch all the slave threads.
-
-void Thread::main_loop() {
-
-  while (true)
-  {
-      mutex.lock();
-
-      do_sleep = true; // Always return to sleep after a search
-      is_searching = false;
-
-      while (do_sleep && !do_exit)
-      {
-          Threads.sleepCondition.notify_one(); // Wake up UI thread if needed
-          sleepCondition.wait(mutex);
-      }
-
-      mutex.unlock();
-
-      if (do_exit)
-          return;
-
-      is_searching = true;
+// ThreadBase::notify_one() wakes up the thread when there is some work to do
 
-      Search::think();
+void ThreadBase::notify_one() {
 
-      assert(is_searching);
-  }
+  mutex.lock();
+  sleepCondition.notify_one();
+  mutex.unlock();
 }
 
 
-// Thread::notify_one() wakes up the thread, normally at the beginning of the
-// search or, if "sleeping threads" is used at split time.
+// ThreadBase::wait_for() set the thread to sleep until 'condition' turns true
 
-void Thread::notify_one() {
+void ThreadBase::wait_for(volatile const bool& condition) {
 
   mutex.lock();
-  sleepCondition.notify_one();
+  while (!condition) sleepCondition.wait(mutex);
   mutex.unlock();
 }
 
 
-// Thread::wait_for() set the thread to sleep until condition 'b' turns true
+// Thread c'tor makes some init but does not launch any execution thread that
+// will be started only when c'tor returns.
 
-void Thread::wait_for(volatile const bool& b) {
+Thread::Thread() /* : splitPoints() */ { // Initialization of non POD broken in MSVC
 
-  mutex.lock();
-  while (!b) sleepCondition.wait(mutex);
-  mutex.unlock();
+  searching = false;
+  maxPly = splitPointsSize = 0;
+  activeSplitPoint = NULL;
+  activePosition = NULL;
+  idx = Threads.size(); // Starts from 0
 }
 
 
@@ -146,7 +101,7 @@ void Thread::wait_for(volatile const bool& b) {
 
 bool Thread::cutoff_occurred() const {
 
-  for (SplitPoint* sp = curSplitPoint; sp; sp = sp->parent)
+  for (SplitPoint* sp = activeSplitPoint; sp; sp = sp->parentSplitPoint)
       if (sp->cutoff)
           return true;
 
@@ -154,235 +109,278 @@ bool Thread::cutoff_occurred() const {
 }
 
 
-// Thread::is_available_to() checks whether the thread is available to help the
+// Thread::available_to() checks whether the thread is available to help the
 // thread 'master' at a split point. An obvious requirement is that thread must
 // be idle. With more than two threads, this is not sufficient: If the thread is
-// the master of some active split point, it is only available as a slave to the
-// slaves which are busy searching the split point at the top of slaves split
-// point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
+// the master of some split point, it is only available as a slave to the slaves
+// which are busy searching the split point at the top of slave's split point
+// stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
 
-bool Thread::is_available_to(Thread* master) const {
+bool Thread::available_to(const Thread* master) const {
 
-  if (is_searching)
+  if (searching)
       return false;
 
-  // Make a local copy to be sure doesn't become zero under our feet while
-  // testing next condition and so leading to an out of bound access.
-  int spCnt = splitPointsCnt;
+  // Make a local copy to be sure it doesn't become zero under our feet while
+  // testing next condition and so leading to an out of bounds access.
+  const int size = splitPointsSize;
 
-  // No active split points means that the thread is available as a slave for any
+  // No split points means that the thread is available as a slave for any
   // other thread otherwise apply the "helpful master" concept if possible.
-  return !spCnt || (splitPoints[spCnt - 1].slavesMask & (1ULL << master->idx));
+  return !size || splitPoints[size - 1].slavesMask.test(master->idx);
 }
 
 
-// init() is called at startup. Initializes lock and condition variable and
-// launches requested threads sending them immediately to sleep. We cannot use
-// a c'tor becuase Threads is a static object and we need a fully initialized
-// engine at this point due to allocation of endgames in Thread c'tor.
+// Thread::split() does the actual work of distributing the work at a node between
+// several available threads. If it does not succeed in splitting the node
+// (because no idle threads are available), the function immediately returns.
+// If splitting is possible, a SplitPoint object is initialized with all the
+// data that must be copied to the helper threads and then helper threads are
+// informed that they have been assigned work. This will cause them to instantly
+// leave their idle loops and call search(). When all threads have returned from
+// search() then split() returns.
+
+void Thread::split(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Value* bestValue,
+                   Move* bestMove, Depth depth, int moveCount,
+                   MovePicker* movePicker, int nodeType, bool cutNode) {
+
+  assert(searching);
+  assert(-VALUE_INFINITE < *bestValue && *bestValue <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
+  assert(depth >= Threads.minimumSplitDepth);
+  assert(splitPointsSize < MAX_SPLITPOINTS_PER_THREAD);
+
+  // Pick and init the next available split point
+  SplitPoint& sp = splitPoints[splitPointsSize];
+
+  sp.masterThread = this;
+  sp.parentSplitPoint = activeSplitPoint;
+  sp.slavesMask = 0, sp.slavesMask.set(idx);
+  sp.depth = depth;
+  sp.bestValue = *bestValue;
+  sp.bestMove = *bestMove;
+  sp.alpha = alpha;
+  sp.beta = beta;
+  sp.nodeType = nodeType;
+  sp.cutNode = cutNode;
+  sp.movePicker = movePicker;
+  sp.moveCount = moveCount;
+  sp.pos = &pos;
+  sp.nodes = 0;
+  sp.cutoff = false;
+  sp.ss = ss;
 
-void ThreadPool::init() {
+  // Try to allocate available threads and ask them to start searching setting
+  // 'searching' flag. This must be done under lock protection to avoid concurrent
+  // allocation of the same slave by another master.
+  Threads.mutex.lock();
+  sp.mutex.lock();
 
-  timer = new Thread(&Thread::timer_loop);
-  threads.push_back(new Thread(&Thread::main_loop));
-  read_uci_options();
-}
+  sp.allSlavesSearching = true; // Must be set under lock protection
+  ++splitPointsSize;
+  activeSplitPoint = &sp;
+  activePosition = NULL;
 
+  Thread* slave;
 
-// exit() cleanly terminates the threads before the program exits.
+  while (    sp.slavesMask.count() < MAX_SLAVES_PER_SPLITPOINT
+         && (slave = Threads.available_slave(this)) != NULL)
+  {
+      sp.slavesMask.set(slave->idx);
+      slave->activeSplitPoint = &sp;
+      slave->searching = true; // Slave leaves idle_loop()
+      slave->notify_one(); // Could be sleeping
+  }
 
-void ThreadPool::exit() {
+  // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from which
+  // it will instantly launch a search, because its 'searching' flag is set.
+  // The thread will return from the idle loop when all slaves have finished
+  // their work at this split point.
+  sp.mutex.unlock();
+  Threads.mutex.unlock();
 
-  delete timer; // As first becuase check_time() accesses threads data
+  Thread::idle_loop(); // Force a call to base class idle_loop()
 
-  for (size_t i = 0; i < threads.size(); i++)
-      delete threads[i];
-}
+  // In the helpful master concept, a master can help only a sub-tree of its
+  // split point and because everything is finished here, it's not possible
+  // for the master to be booked.
+  assert(!searching);
+  assert(!activePosition);
 
+  // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
+  // finished. Note that setting 'searching' and decreasing splitPointsSize must
+  // be done under lock protection to avoid a race with Thread::available_to().
+  Threads.mutex.lock();
+  sp.mutex.lock();
 
-// read_uci_options() updates internal threads parameters from the corresponding
-// UCI options and creates/destroys threads to match the requested number. Thread
-// objects are dynamically allocated to avoid creating in advance all possible
-// threads, with included pawns and material tables, if only few are used.
+  searching = true;
+  --splitPointsSize;
+  activeSplitPoint = sp.parentSplitPoint;
+  activePosition = &pos;
+  pos.set_nodes_searched(pos.nodes_searched() + sp.nodes);
+  *bestMove = sp.bestMove;
+  *bestValue = sp.bestValue;
 
-void ThreadPool::read_uci_options() {
+  sp.mutex.unlock();
+  Threads.mutex.unlock();
+}
 
-  maxThreadsPerSplitPoint = Options["Max Threads per Split Point"];
-  minimumSplitDepth       = Options["Min Split Depth"] * ONE_PLY;
-  useSleepingThreads      = Options["Use Sleeping Threads"];
-  size_t requested        = Options["Threads"];
 
-  assert(requested > 0);
+// TimerThread::idle_loop() is where the timer thread waits Resolution milliseconds
+// and then calls check_time(). When not searching, thread sleeps until it's woken up.
 
-  while (threads.size() < requested)
-      threads.push_back(new Thread(&Thread::idle_loop));
+void TimerThread::idle_loop() {
 
-  while (threads.size() > requested)
+  while (!exit)
   {
-      delete threads.back();
-      threads.pop_back();
+      mutex.lock();
+
+      if (!exit)
+          sleepCondition.wait_for(mutex, run ? Resolution : INT_MAX);
+
+      mutex.unlock();
+
+      if (run)
+          check_time();
   }
 }
 
 
-// available_slave_exists() tries to find an idle thread which is available as
-// a slave for the thread 'master'.
+// MainThread::idle_loop() is where the main thread is parked waiting to be started
+// when there is a new search. The main thread will launch all the slave threads.
 
-bool ThreadPool::available_slave_exists(Thread* master) const {
+void MainThread::idle_loop() {
 
-  for (size_t i = 0; i < threads.size(); i++)
-      if (threads[i]->is_available_to(master))
-          return true;
+  while (!exit)
+  {
+      mutex.lock();
 
-  return false;
+      thinking = false;
+
+      while (!thinking && !exit)
+      {
+          Threads.sleepCondition.notify_one(); // Wake up the UI thread if needed
+          sleepCondition.wait(mutex);
+      }
+
+      mutex.unlock();
+
+      if (!exit)
+      {
+          searching = true;
+
+          Search::think();
+
+          assert(searching);
+
+          searching = false;
+      }
+  }
 }
 
 
-// split() does the actual work of distributing the work at a node between
-// several available threads. If it does not succeed in splitting the node
-// (because no idle threads are available, or because we have no unused split
-// point objects), the function immediately returns. If splitting is possible, a
-// SplitPoint object is initialized with all the data that must be copied to the
-// helper threads and then helper threads are told that they have been assigned
-// work. This will cause them to instantly leave their idle loops and call
-// search(). When all threads have returned from search() then split() returns.
-
-template <bool Fake>
-Value ThreadPool::split(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta,
-                        Value bestValue, Move* bestMove, Depth depth, Move threatMove,
-                        int moveCount, MovePicker& mp, int nodeType) {
-
-  assert(pos.pos_is_ok());
-  assert(bestValue > -VALUE_INFINITE);
-  assert(bestValue <= alpha);
-  assert(alpha < beta);
-  assert(beta <= VALUE_INFINITE);
-  assert(depth > DEPTH_ZERO);
-
-  Thread* master = pos.this_thread();
-
-  if (master->splitPointsCnt >= MAX_SPLITPOINTS_PER_THREAD)
-      return bestValue;
-
-  // Pick the next available split point from the split point stack
-  SplitPoint& sp = master->splitPoints[master->splitPointsCnt];
-
-  sp.parent = master->curSplitPoint;
-  sp.master = master;
-  sp.cutoff = false;
-  sp.slavesMask = 1ULL << master->idx;
-  sp.depth = depth;
-  sp.bestMove = *bestMove;
-  sp.threatMove = threatMove;
-  sp.alpha = alpha;
-  sp.beta = beta;
-  sp.nodeType = nodeType;
-  sp.bestValue = bestValue;
-  sp.mp = &mp;
-  sp.moveCount = moveCount;
-  sp.pos = &pos;
-  sp.nodes = 0;
-  sp.ss = ss;
+// ThreadPool::init() is called at startup to create and launch requested threads,
+// that will go immediately to sleep. We cannot use a c'tor because Threads is a
+// static object and we need a fully initialized engine at this point due to
+// allocation of Endgames in Thread c'tor.
+
+void ThreadPool::init() {
+
+  timer = new_thread<TimerThread>();
+  push_back(new_thread<MainThread>());
+  read_uci_options();
+}
 
-  assert(master->is_searching);
 
-  master->curSplitPoint = &sp;
-  int slavesCnt = 0;
+// ThreadPool::exit() terminates the threads before the program exits. Cannot be
+// done in d'tor because threads must be terminated before freeing us.
 
-  // Try to allocate available threads and ask them to start searching setting
-  // is_searching flag. This must be done under lock protection to avoid concurrent
-  // allocation of the same slave by another master.
-  mutex.lock();
-  sp.mutex.lock();
+void ThreadPool::exit() {
 
-  for (size_t i = 0; i < threads.size() && !Fake; ++i)
-      if (threads[i]->is_available_to(master))
-      {
-          sp.slavesMask |= 1ULL << i;
-          threads[i]->curSplitPoint = &sp;
-          threads[i]->is_searching = true; // Slave leaves idle_loop()
+  delete_thread(timer); // As first because check_time() accesses threads data
+
+  for (iterator it = begin(); it != end(); ++it)
+      delete_thread(*it);
+}
 
-          if (useSleepingThreads)
-              threads[i]->notify_one();
 
-          if (++slavesCnt + 1 >= maxThreadsPerSplitPoint) // Master is always included
-              break;
-      }
+// ThreadPool::read_uci_options() updates internal threads parameters from the
+// corresponding UCI options and creates/destroys threads to match the requested
+// number. Thread objects are dynamically allocated to avoid creating all possible
+// threads in advance (which include pawns and material tables), even if only a
+// few are to be used.
 
-  master->splitPointsCnt++;
+void ThreadPool::read_uci_options() {
 
-  sp.mutex.unlock();
-  mutex.unlock();
+  minimumSplitDepth = Options["Min Split Depth"] * ONE_PLY;
+  size_t requested  = Options["Threads"];
 
-  // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from which
-  // it will instantly launch a search, because its is_searching flag is set.
-  // The thread will return from the idle loop when all slaves have finished
-  // their work at this split point.
-  if (slavesCnt || Fake)
-  {
-      master->idle_loop();
+  assert(requested > 0);
+
+  // If zero (default) then set best minimum split depth automatically
+  if (!minimumSplitDepth)
+      minimumSplitDepth = requested < 8 ? 4 * ONE_PLY : 7 * ONE_PLY;
+
+  while (size() < requested)
+      push_back(new_thread<Thread>());
 
-      // In helpful master concept a master can help only a sub-tree of its split
-      // point, and because here is all finished is not possible master is booked.
-      assert(!master->is_searching);
+  while (size() > requested)
+  {
+      delete_thread(back());
+      pop_back();
   }
+}
 
-  // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
-  // finished. Note that setting is_searching and decreasing splitPointsCnt is
-  // done under lock protection to avoid a race with Thread::is_available_to().
-  mutex.lock();
-  sp.mutex.lock();
 
-  master->is_searching = true;
-  master->splitPointsCnt--;
-  master->curSplitPoint = sp.parent;
-  pos.set_nodes_searched(pos.nodes_searched() + sp.nodes);
-  *bestMove = sp.bestMove;
+// ThreadPool::available_slave() tries to find an idle thread which is available
+// as a slave for the thread 'master'.
 
-  sp.mutex.unlock();
-  mutex.unlock();
+Thread* ThreadPool::available_slave(const Thread* master) const {
 
-  return sp.bestValue;
-}
+  for (const_iterator it = begin(); it != end(); ++it)
+      if ((*it)->available_to(master))
+          return *it;
 
-// Explicit template instantiations
-template Value ThreadPool::split<false>(Position&, Stack*, Value, Value, Value, Move*, Depth, Move, int, MovePicker&, int);
-template Value ThreadPool::split<true>(Position&, Stack*, Value, Value, Value, Move*, Depth, Move, int, MovePicker&, int);
+  return NULL;
+}
 
 
-// wait_for_search_finished() waits for main thread to go to sleep, this means
-// search is finished. Then returns.
+// ThreadPool::wait_for_think_finished() waits for main thread to finish the search
 
-void ThreadPool::wait_for_search_finished() {
+void ThreadPool::wait_for_think_finished() {
 
-  Thread* t = main_thread();
-  t->mutex.lock();
-  while (!t->do_sleep) sleepCondition.wait(t->mutex);
-  t->mutex.unlock();
+  MainThread* th = main();
+  th->mutex.lock();
+  while (th->thinking) sleepCondition.wait(th->mutex);
+  th->mutex.unlock();
 }
 
 
-// start_searching() wakes up the main thread sleeping in  main_loop() so to start
-// a new search, then returns immediately.
+// ThreadPool::start_thinking() wakes up the main thread sleeping in
+// MainThread::idle_loop() and starts a new search, then returns immediately.
 
-void ThreadPool::start_searching(const Position& pos, const LimitsType& limits,
-                                 const std::vector<Move>& searchMoves, StateStackPtr& states) {
-  wait_for_search_finished();
+void ThreadPool::start_thinking(const Position& pos, const LimitsType& limits,
+                                StateStackPtr& states) {
+  wait_for_think_finished();
 
   SearchTime = Time::now(); // As early as possible
 
   Signals.stopOnPonderhit = Signals.firstRootMove = false;
   Signals.stop = Signals.failedLowAtRoot = false;
 
+  RootMoves.clear();
   RootPos = pos;
   Limits = limits;
-  SetupStates = states; // Ownership transfer here
-  RootMoves.clear();
+  if (states.get()) // If we don't set a new position, preserve current state
+  {
+      SetupStates = states; // Ownership transfer here
+      assert(!states.get());
+  }
 
-  for (MoveList<LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
-      if (searchMoves.empty() || count(searchMoves.begin(), searchMoves.end(), ml.move()))
-          RootMoves.push_back(RootMove(ml.move()));
+  for (MoveList<LEGAL> it(pos); *it; ++it)
+      if (   limits.searchmoves.empty()
+          || std::count(limits.searchmoves.begin(), limits.searchmoves.end(), *it))
+          RootMoves.push_back(RootMove(*it));
 
-  main_thread()->do_sleep = false;
-  main_thread()->notify_one();
+  main()->thinking = true;
+  main()->notify_one(); // Starts main thread
 }