]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Merge branch 'master' into clusterMergeMaster11
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2020 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
4
5   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
6   it under the terms of the GNU General Public License as published by
7   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
8   (at your option) any later version.
9
10   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
11   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13   GNU General Public License for more details.
14
15   You should have received a copy of the GNU General Public License
16   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
17 */
18
19 #include <algorithm>
20 #include <cassert>
21 #include <cmath>
22 #include <cstring>   // For std::memset
23 #include <iostream>
24 #include <sstream>
25
26 #include "cluster.h"
27 #include "evaluate.h"
28 #include "misc.h"
29 #include "movegen.h"
30 #include "movepick.h"
31 #include "position.h"
32 #include "search.h"
33 #include "thread.h"
34 #include "timeman.h"
35 #include "tt.h"
36 #include "uci.h"
37 #include "syzygy/tbprobe.h"
38
39 namespace Search {
40
41   LimitsType Limits;
42 }
43
44 namespace Tablebases {
45
46   int Cardinality;
47   bool RootInTB;
48   bool UseRule50;
49   Depth ProbeDepth;
50 }
51
52 namespace TB = Tablebases;
53
54 using std::string;
55 using Eval::evaluate;
56 using namespace Search;
57
58 namespace {
59
60   // Different node types, used as a template parameter
61   enum NodeType { NonPV, PV };
62
63   constexpr uint64_t TtHitAverageWindow     = 4096;
64   constexpr uint64_t TtHitAverageResolution = 1024;
65
66   // Razor and futility margins
67   constexpr int RazorMargin = 510;
68   Value futility_margin(Depth d, bool improving) {
69     return Value(223 * (d - improving));
70   }
71
72   // Reductions lookup table, initialized at startup
73   int Reductions[MAX_MOVES]; // [depth or moveNumber]
74
75   Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
76     int r = Reductions[d] * Reductions[mn];
77     return (r + 509) / 1024 + (!i && r > 894);
78   }
79
80   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
81     return (3 + depth * depth) / (2 - improving);
82   }
83
84   // History and stats update bonus, based on depth
85   int stat_bonus(Depth d) {
86     return d > 13 ? 29 : 17 * d * d + 134 * d - 134;
87   }
88
89   // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3fold-blindness
90   Value value_draw(Thread* thisThread) {
91     return VALUE_DRAW + Value(2 * (thisThread->nodes & 1) - 1);
92   }
93
94   // Skill structure is used to implement strength limit
95   struct Skill {
96     explicit Skill(int l) : level(l) {}
97     bool enabled() const { return level < 20; }
98     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + level; }
99     Move pick_best(size_t multiPV);
100
101     int level;
102     Move best = MOVE_NONE;
103   };
104
105   // Breadcrumbs are used to mark nodes as being searched by a given thread
106   struct Breadcrumb {
107     std::atomic<Thread*> thread;
108     std::atomic<Key> key;
109   };
110   std::array<Breadcrumb, 1024> breadcrumbs;
111
112   // ThreadHolding structure keeps track of which thread left breadcrumbs at the given
113   // node for potential reductions. A free node will be marked upon entering the moves
114   // loop by the constructor, and unmarked upon leaving that loop by the destructor.
115   struct ThreadHolding {
116     explicit ThreadHolding(Thread* thisThread, Key posKey, int ply) {
117        location = ply < 8 ? &breadcrumbs[posKey & (breadcrumbs.size() - 1)] : nullptr;
118        otherThread = false;
119        owning = false;
120        if (location)
121        {
122           // See if another already marked this location, if not, mark it ourselves
123           Thread* tmp = (*location).thread.load(std::memory_order_relaxed);
124           if (tmp == nullptr)
125           {
126               (*location).thread.store(thisThread, std::memory_order_relaxed);
127               (*location).key.store(posKey, std::memory_order_relaxed);
128               owning = true;
129           }
130           else if (   tmp != thisThread
131                    && (*location).key.load(std::memory_order_relaxed) == posKey)
132               otherThread = true;
133        }
134     }
135
136     ~ThreadHolding() {
137        if (owning) // Free the marked location
138            (*location).thread.store(nullptr, std::memory_order_relaxed);
139     }
140
141     bool marked() { return otherThread; }
142
143     private:
144     Breadcrumb* location;
145     bool otherThread, owning;
146   };
147
148   template <NodeType NT>
149   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
150
151   template <NodeType NT>
152   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
153
154   Value value_to_tt(Value v, int ply);
155   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c);
156   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
157   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
158   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth);
159   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
160                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth);
161
162   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
163   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
164   template<bool Root>
165   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
166
167     StateInfo st;
168     uint64_t cnt, nodes = 0;
169     const bool leaf = (depth == 2);
170
171     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
172     {
173         if (Root && depth <= 1)
174             cnt = 1, nodes++;
175         else
176         {
177             pos.do_move(m, st);
178             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - 1);
179             nodes += cnt;
180             pos.undo_move(m);
181         }
182         if (Root && Cluster::is_root())
183             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
184     }
185     return nodes;
186   }
187
188 } // namespace
189
190
191 /// Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
192
193 void Search::init() {
194
195   for (int i = 1; i < MAX_MOVES; ++i)
196       Reductions[i] = int((22.0 + std::log(Threads.size())) * std::log(i));
197 }
198
199
200 /// Search::clear() resets search state to its initial value
201
202 void Search::clear() {
203
204   Threads.main()->wait_for_search_finished();
205
206   Time.availableNodes = 0;
207   TT.clear();
208   Threads.clear();
209   Tablebases::init(Options["SyzygyPath"]); // Free mapped files
210 }
211
212
213 /// MainThread::search() is started when the program receives the UCI 'go'
214 /// command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
215
216 void MainThread::search() {
217
218   if (Limits.perft)
219   {
220       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft);
221       if (Cluster::is_root())
222           sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
223
224       return;
225   }
226
227   Color us = rootPos.side_to_move();
228   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
229   TT.new_search();
230
231   Eval::verify_NNUE();
232
233   if (rootMoves.empty())
234   {
235       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
236       if (Cluster::is_root())
237           sync_cout << "info depth 0 score "
238                     << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
239                     << sync_endl;
240   }
241   else
242   {
243       Threads.start_searching(); // start non-main threads
244       Thread::search();          // main thread start searching
245   }
246
247   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
248   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
249   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
250   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
251   // until the GUI sends one of those commands.
252
253   while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
254   { Cluster::signals_poll(); } // Busy wait for a stop or a ponder reset
255
256   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
257   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
258   Threads.stop = true;
259
260   // Signal and synchronize all other ranks
261   Cluster::signals_sync();
262
263   // Wait until all threads have finished
264   Threads.wait_for_search_finished();
265
266   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
267   // the available ones before exiting.
268   if (Limits.npmsec)
269       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Cluster::nodes_searched();
270
271   Thread* bestThread = this;
272
273   if (   int(Options["MultiPV"]) == 1
274       && !Limits.depth
275       && !(Skill(Options["Skill Level"]).enabled() || int(Options["UCI_LimitStrength"]))
276       && rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
277       bestThread = Threads.get_best_thread();
278
279   // Prepare PVLine and ponder move
280   std::string PVLine = UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE);
281
282   Move bestMove   = bestThread->rootMoves[0].pv[0];
283   Move ponderMove = MOVE_NONE;
284   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
285       ponderMove = bestThread->rootMoves[0].pv[1];
286
287   // Exchange info as needed
288   Cluster::MoveInfo mi{bestMove,
289                        ponderMove,
290                        bestThread->completedDepth,
291                        bestThread->rootMoves[0].score,
292                        Cluster::rank()};
293   Cluster::pick_moves(mi, PVLine);
294
295   bestPreviousScore = static_cast<Value>(mi.score);
296
297   if (Cluster::is_root())
298   {
299       // Send again PV info if we have a new best thread/rank
300       if (bestThread != this || mi.rank != 0)
301           sync_cout << PVLine << sync_endl;
302
303       bestMove = static_cast<Move>(mi.move);
304       ponderMove = static_cast<Move>(mi.ponder);
305
306       if (ponderMove != MOVE_NONE)
307           sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestMove, rootPos.is_chess960())
308                     << " ponder "  << UCI::move(ponderMove, rootPos.is_chess960()) << sync_endl;
309       else
310           sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestMove, rootPos.is_chess960()) << sync_endl;
311   }
312
313 }
314
315
316 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
317 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
318 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
319
320 void Thread::search() {
321
322   // To allow access to (ss-7) up to (ss+2), the stack must be oversized.
323   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
324   // which accesses its argument at ss-6, also near the root.
325   // The latter is needed for statScores and killer initialization.
326   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
327   Move  pv[MAX_PLY+1];
328   Value bestValue, alpha, beta, delta;
329   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
330   Depth lastBestMoveDepth = 0;
331   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
332   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
333   Color us = rootPos.side_to_move();
334   int iterIdx = 0;
335
336   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
337   for (int i = 7; i > 0; i--)
338       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
339
340   ss->pv = pv;
341
342   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
343   beta = VALUE_INFINITE;
344
345   if (mainThread)
346   {
347       if (mainThread->bestPreviousScore == VALUE_INFINITE)
348           for (int i = 0; i < 4; ++i)
349               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
350       else
351           for (int i = 0; i < 4; ++i)
352               mainThread->iterValue[i] = mainThread->bestPreviousScore;
353   }
354
355   std::copy(&lowPlyHistory[2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, &lowPlyHistory[0][0]);
356   std::fill(&lowPlyHistory[MAX_LPH - 2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, 0);
357
358   size_t multiPV = size_t(Options["MultiPV"]);
359
360   // Pick integer skill levels, but non-deterministically round up or down
361   // such that the average integer skill corresponds to the input floating point one.
362   // UCI_Elo is converted to a suitable fractional skill level, using anchoring
363   // to CCRL Elo (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo
364   // for match (TC 60+0.6) results spanning a wide range of k values.
365   PRNG rng(now());
366   double floatLevel = Options["UCI_LimitStrength"] ?
367                       std::clamp(std::pow((Options["UCI_Elo"] - 1346.6) / 143.4, 1 / 0.806), 0.0, 20.0) :
368                         double(Options["Skill Level"]);
369   int intLevel = int(floatLevel) +
370                  ((floatLevel - int(floatLevel)) * 1024 > rng.rand<unsigned>() % 1024  ? 1 : 0);
371   Skill skill(intLevel);
372
373   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
374   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
375   if (skill.enabled())
376       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
377
378   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
379   ttHitAverage = TtHitAverageWindow * TtHitAverageResolution / 2;
380
381   int ct = int(Options["Contempt"]) * PawnValueEg / 100; // From centipawns
382
383   // In analysis mode, adjust contempt in accordance with user preference
384   if (Limits.infinite || Options["UCI_AnalyseMode"])
385       ct =  Options["Analysis Contempt"] == "Off"  ? 0
386           : Options["Analysis Contempt"] == "Both" ? ct
387           : Options["Analysis Contempt"] == "White" && us == BLACK ? -ct
388           : Options["Analysis Contempt"] == "Black" && us == WHITE ? -ct
389           : ct;
390
391   // Evaluation score is from the white point of view
392   contempt = (us == WHITE ?  make_score(ct, ct / 2)
393                           : -make_score(ct, ct / 2));
394
395   int searchAgainCounter = 0;
396
397   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
398   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
399          && !Threads.stop
400          && !(Limits.depth && mainThread && Cluster::is_root() && rootDepth > Limits.depth))
401   {
402       // Age out PV variability metric
403       if (mainThread)
404           totBestMoveChanges /= 2;
405
406
407       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
408       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
409       for (RootMove& rm : rootMoves)
410           rm.previousScore = rm.score;
411
412       size_t pvFirst = 0;
413       pvLast = 0;
414
415       if (!Threads.increaseDepth)
416          searchAgainCounter++;
417
418       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
419       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
420       {
421           if (pvIdx == pvLast)
422           {
423               pvFirst = pvLast;
424               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
425                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
426                       break;
427           }
428
429           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
430           selDepth = 0;
431
432           // Reset aspiration window starting size
433           if (rootDepth >= 4)
434           {
435               Value prev = rootMoves[pvIdx].previousScore;
436               delta = Value(17);
437               alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
438               beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
439
440               // Adjust contempt based on root move's previousScore (dynamic contempt)
441               int dct = ct + (105 - ct / 2) * prev / (abs(prev) + 149);
442
443               contempt = (us == WHITE ?  make_score(dct, dct / 2)
444                                       : -make_score(dct, dct / 2));
445           }
446
447           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
448           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
449           // high/low anymore.
450           int failedHighCnt = 0;
451           while (true)
452           {
453               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - searchAgainCounter);
454               bestValue = ::search<PV>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
455
456               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
457               // is done with a stable algorithm because all the values but the
458               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
459               // and we want to keep the same order for all the moves except the
460               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
461               // search the already searched PV lines are preserved.
462               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
463
464               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
465               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
466               // the previous iteration.
467               if (Threads.stop)
468                   break;
469
470               // When failing high/low give some update (without cluttering
471               // the UI) before a re-search.
472               if (   Cluster::is_root()
473                   && mainThread
474                   && multiPV == 1
475                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
476                   && Time.elapsed() > 3000)
477               {
478                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
479                   Cluster::cluster_info(rootDepth);
480               }
481
482               // In case of failing low/high increase aspiration window and
483               // re-search, otherwise exit the loop.
484               if (bestValue <= alpha)
485               {
486                   beta = (alpha + beta) / 2;
487                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
488
489                   failedHighCnt = 0;
490                   if (mainThread)
491                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
492               }
493               else if (bestValue >= beta)
494               {
495                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
496                   ++failedHighCnt;
497               }
498               else
499               {
500                   ++rootMoves[pvIdx].bestMoveCount;
501                   break;
502               }
503
504               delta += delta / 4 + 5;
505
506               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
507           }
508
509           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
510           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
511
512           if (    Cluster::is_root() && mainThread
513               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
514           {
515               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
516               Cluster::cluster_info(rootDepth);
517           }
518       }
519
520       if (!Threads.stop)
521           completedDepth = rootDepth;
522
523       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
524          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
525          lastBestMoveDepth = rootDepth;
526       }
527
528       // Have we found a "mate in x"?
529       if (   Limits.mate
530           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
531           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
532           Threads.stop = true;
533
534       if (!mainThread)
535           continue;
536
537       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
538       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
539           skill.pick_best(multiPV);
540
541       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
542       if (    Limits.use_time_management()
543           && !Threads.stop
544           && !mainThread->stopOnPonderhit)
545       {
546           double fallingEval = (318 + 6 * (mainThread->bestPreviousScore - bestValue)
547                                     + 6 * (mainThread->iterValue[iterIdx] - bestValue)) / 825.0;
548           fallingEval = std::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
549
550           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
551           timeReduction = lastBestMoveDepth + 9 < completedDepth ? 1.92 : 0.95;
552           double reduction = (1.47 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.32 * timeReduction);
553
554           // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
555           for (Thread* th : Threads)
556           {
557               totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
558               th->bestMoveChanges = 0;
559           }
560           double bestMoveInstability = 1 + 2 * totBestMoveChanges / Threads.size();
561
562           double totalTime = rootMoves.size() == 1 ? 0 :
563                              Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability;
564
565           // Stop the search if we have exceeded the totalTime, at least 1ms search
566           if (Time.elapsed() > totalTime)
567           {
568               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
569               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
570               if (mainThread->ponder)
571                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
572               else
573                   Threads.stop = true;
574           }
575           else if (   Threads.increaseDepth
576                    && !mainThread->ponder
577                    && Time.elapsed() > totalTime * 0.58)
578                    Threads.increaseDepth = false;
579           else
580                    Threads.increaseDepth = true;
581       }
582
583       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
584       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
585   }
586
587   if (!mainThread)
588       return;
589
590   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
591
592   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
593   if (skill.enabled())
594       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
595                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
596 }
597
598
599 namespace {
600
601   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
602
603   template <NodeType NT>
604   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
605
606     constexpr bool PvNode = NT == PV;
607     const bool rootNode = PvNode && ss->ply == 0;
608
609     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
610     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
611     if (   pos.rule50_count() >= 3
612         && alpha < VALUE_DRAW
613         && !rootNode
614         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
615     {
616         alpha = value_draw(pos.this_thread());
617         if (alpha >= beta)
618             return alpha;
619     }
620
621     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
622     if (depth <= 0)
623         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
624
625     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
626     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
627     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
628     assert(!(PvNode && cutNode));
629
630     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
631     StateInfo st;
632     TTEntry* tte;
633     Key posKey;
634     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
635     Depth extension, newDepth;
636     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue, probCutBeta;
637     bool formerPv, givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
638     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning,
639          ttCapture, singularQuietLMR;
640     Piece movedPiece;
641     int moveCount, captureCount, quietCount;
642
643     // Step 1. Initialize node
644     Thread* thisThread = pos.this_thread();
645     ss->inCheck = pos.checkers();
646     priorCapture = pos.captured_piece();
647     Color us = pos.side_to_move();
648     moveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
649     bestValue = -VALUE_INFINITE;
650     maxValue = VALUE_INFINITE;
651
652     // Check for the available remaining time
653     if (thisThread == Threads.main())
654         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
655
656     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
657     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
658         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
659
660     if (!rootNode)
661     {
662         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
663         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
664             || pos.is_draw(ss->ply)
665             || ss->ply >= MAX_PLY)
666             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
667                                                         : value_draw(pos.this_thread());
668
669         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
670         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
671         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
672         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
673         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
674         // mate. In this case return a fail-high score.
675         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
676         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
677         if (alpha >= beta)
678             return alpha;
679     }
680
681     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
682
683     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
684     (ss+1)->ttPv = false;
685     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
686     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
687     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
688
689     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
690     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
691     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
692     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
693     // LMR which are based on the statScore of parent position.
694     if (!rootNode)
695         (ss+2)->statScore = 0;
696
697     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
698     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
699     // position key in case of an excluded move.
700     excludedMove = ss->excludedMove;
701     posKey = excludedMove == MOVE_NONE ? pos.key() : pos.key() ^ make_key(excludedMove);
702     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
703     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
704     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
705             : ss->ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
706     if (!excludedMove)
707         ss->ttPv = PvNode || (ss->ttHit && tte->is_pv());
708     formerPv = ss->ttPv && !PvNode;
709
710     if (   ss->ttPv
711         && depth > 12
712         && ss->ply - 1 < MAX_LPH
713         && !priorCapture
714         && is_ok((ss-1)->currentMove))
715         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply - 1][from_to((ss-1)->currentMove)] << stat_bonus(depth - 5);
716
717     // thisThread->ttHitAverage can be used to approximate the running average of ttHit
718     thisThread->ttHitAverage =   (TtHitAverageWindow - 1) * thisThread->ttHitAverage / TtHitAverageWindow
719                                 + TtHitAverageResolution * ss->ttHit;
720
721     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
722     if (  !PvNode
723         && ss->ttHit
724         && tte->depth() >= depth
725         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
726         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
727                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
728     {
729         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
730         if (ttMove)
731         {
732             if (ttValue >= beta)
733             {
734                 if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
735                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth), depth);
736
737                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply
738                 if ((ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
739                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
740             }
741             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
742             else if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
743             {
744                 int penalty = -stat_bonus(depth);
745                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
746                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
747             }
748         }
749
750         if (pos.rule50_count() < 90)
751             return ttValue;
752     }
753
754     // Step 5. Tablebases probe
755     if (!rootNode && TB::Cardinality)
756     {
757         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
758
759         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
760             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
761             &&  pos.rule50_count() == 0
762             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
763         {
764             TB::ProbeState err;
765             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
766
767             // Force check of time on the next occasion
768             if (thisThread == Threads.main())
769                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
770
771             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
772             {
773                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
774
775                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
776
777                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
778                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
779                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
780                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
781
782                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
783                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
784
785                 if (    b == BOUND_EXACT
786                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
787                 {
788                     Cluster::save(thisThread, tte,
789                                   posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, b,
790                                   std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
791                                   MOVE_NONE, VALUE_NONE);
792
793                     return value;
794                 }
795
796                 if (PvNode)
797                 {
798                     if (b == BOUND_LOWER)
799                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
800                     else
801                         maxValue = value;
802                 }
803             }
804         }
805     }
806
807     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
808
809     // Step 6. Static evaluation of the position
810     if (ss->inCheck)
811     {
812         // Skip early pruning when in check
813         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
814         improving = false;
815         goto moves_loop;
816     }
817     else if (ss->ttHit)
818     {
819         // Never assume anything about values stored in TT
820         ss->staticEval = eval = tte->eval();
821         if (eval == VALUE_NONE)
822             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
823
824         if (eval == VALUE_DRAW)
825             eval = value_draw(thisThread);
826
827         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
828         if (    ttValue != VALUE_NONE
829             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
830             eval = ttValue;
831     }
832     else
833     {
834         if ((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL)
835             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
836         else
837             ss->staticEval = eval = -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
838
839         Cluster::save(thisThread, tte,
840                       posKey, VALUE_NONE, ss->ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE,
841                       eval);
842     }
843
844     // Step 7. Razoring (~1 Elo)
845     if (   !rootNode // The required rootNode PV handling is not available in qsearch
846         &&  depth == 1
847         &&  eval <= alpha - RazorMargin)
848         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
849
850     improving =  (ss-2)->staticEval == VALUE_NONE
851                ? ss->staticEval > (ss-4)->staticEval || (ss-4)->staticEval == VALUE_NONE
852                : ss->staticEval > (ss-2)->staticEval;
853
854     // Step 8. Futility pruning: child node (~50 Elo)
855     if (   !PvNode
856         &&  depth < 8
857         &&  eval - futility_margin(depth, improving) >= beta
858         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN) // Do not return unproven wins
859         return eval;
860
861     // Step 9. Null move search with verification search (~40 Elo)
862     if (   !PvNode
863         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
864         && (ss-1)->statScore < 22977
865         &&  eval >= beta
866         &&  eval >= ss->staticEval
867         &&  ss->staticEval >= beta - 30 * depth - 28 * improving + 84 * ss->ttPv + 182
868         && !excludedMove
869         &&  pos.non_pawn_material(us)
870         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
871     {
872         assert(eval - beta >= 0);
873
874         // Null move dynamic reduction based on depth and value
875         Depth R = (817 + 71 * depth) / 213 + std::min(int(eval - beta) / 192, 3);
876
877         ss->currentMove = MOVE_NULL;
878         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
879
880         pos.do_null_move(st);
881
882         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
883
884         pos.undo_null_move();
885
886         if (nullValue >= beta)
887         {
888             // Do not return unproven mate or TB scores
889             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
890                 nullValue = beta;
891
892             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 13))
893                 return nullValue;
894
895             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
896
897             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
898             // for us, until ply exceeds nmpMinPly.
899             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
900             thisThread->nmpColor = us;
901
902             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
903
904             thisThread->nmpMinPly = 0;
905
906             if (v >= beta)
907                 return nullValue;
908         }
909     }
910
911     probCutBeta = beta + 176 - 49 * improving;
912
913     // Step 10. ProbCut (~10 Elo)
914     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
915     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
916     if (   !PvNode
917         &&  depth > 4
918         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
919         // if value from transposition table is lower than probCutBeta, don't attempt probCut
920         // there and in further interactions with transposition table cutoff depth is set to depth - 3
921         // because probCut search has depth set to depth - 4 but we also do a move before it
922         // so effective depth is equal to depth - 3
923         && !(   ss->ttHit
924              && tte->depth() >= depth - 3
925              && ttValue != VALUE_NONE
926              && ttValue < probCutBeta))
927     {
928         // if ttMove is a capture and value from transposition table is good enough produce probCut
929         // cutoff without digging into actual probCut search
930         if (   ss->ttHit
931             && tte->depth() >= depth - 3
932             && ttValue != VALUE_NONE
933             && ttValue >= probCutBeta
934             && ttMove
935             && pos.capture_or_promotion(ttMove))
936             return probCutBeta;
937
938         assert(probCutBeta < VALUE_INFINITE);
939         MovePicker mp(pos, ttMove, probCutBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
940         int probCutCount = 0;
941         bool ttPv = ss->ttPv;
942         ss->ttPv = false;
943
944         while (   (move = mp.next_move()) != MOVE_NONE
945                && probCutCount < 2 + 2 * cutNode)
946             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
947             {
948                 assert(pos.capture_or_promotion(move));
949                 assert(depth >= 5);
950
951                 captureOrPromotion = true;
952                 probCutCount++;
953
954                 ss->currentMove = move;
955                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
956                                                                           [captureOrPromotion]
957                                                                           [pos.moved_piece(move)]
958                                                                           [to_sq(move)];
959
960                 pos.do_move(move, st);
961
962                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
963                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1);
964
965                 // If the qsearch held, perform the regular search
966                 if (value >= probCutBeta)
967                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1, depth - 4, !cutNode);
968
969                 pos.undo_move(move);
970
971                 if (value >= probCutBeta)
972                 {
973                     // if transposition table doesn't have equal or more deep info write probCut data into it
974                     if ( !(ss->ttHit
975                        && tte->depth() >= depth - 3
976                        && ttValue != VALUE_NONE))
977                         tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ttPv,
978                             BOUND_LOWER,
979                             depth - 3, move, ss->staticEval);
980                     return value;
981                 }
982             }
983          ss->ttPv = ttPv;
984     }
985
986     // Step 11. If the position is not in TT, decrease depth by 2
987     if (   PvNode
988         && depth >= 6
989         && !ttMove)
990         depth -= 2;
991
992 moves_loop: // When in check, search starts from here
993
994     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
995                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
996                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
997
998     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
999
1000     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1001                                       &thisThread->lowPlyHistory,
1002                                       &captureHistory,
1003                                       contHist,
1004                                       countermove,
1005                                       ss->killers,
1006                                       ss->ply);
1007
1008     value = bestValue;
1009     singularQuietLMR = moveCountPruning = false;
1010     ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
1011
1012     // Mark this node as being searched
1013     ThreadHolding th(thisThread, posKey, ss->ply);
1014
1015     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
1016     // or a beta cutoff occurs.
1017     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
1018     {
1019       assert(is_ok(move));
1020
1021       if (move == excludedMove)
1022           continue;
1023
1024       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
1025       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
1026       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
1027       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
1028       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
1029                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
1030           continue;
1031
1032       // Check for legality
1033       if (!rootNode && !pos.legal(move))
1034           continue;
1035
1036       ss->moveCount = ++moveCount;
1037
1038       if (rootNode && Cluster::is_root() && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
1039           sync_cout << "info depth " << depth
1040                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
1041                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
1042       if (PvNode)
1043           (ss+1)->pv = nullptr;
1044
1045       extension = 0;
1046       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1047       movedPiece = pos.moved_piece(move);
1048       givesCheck = pos.gives_check(move);
1049
1050       // Calculate new depth for this move
1051       newDepth = depth - 1;
1052
1053       // Step 13. Pruning at shallow depth (~200 Elo)
1054       if (  !rootNode
1055           && pos.non_pawn_material(us)
1056           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
1057       {
1058           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold
1059           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
1060
1061           // Reduced depth of the next LMR search
1062           int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount), 0);
1063
1064           if (   !captureOrPromotion
1065               && !givesCheck)
1066           {
1067               // Countermoves based pruning (~20 Elo)
1068               if (   lmrDepth < 4 + ((ss-1)->statScore > 0 || (ss-1)->moveCount == 1)
1069                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1070                   && (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1071                   continue;
1072
1073               // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
1074               if (   lmrDepth < 7
1075                   && !ss->inCheck
1076                   && ss->staticEval + 283 + 170 * lmrDepth <= alpha
1077                   &&  (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1078                     + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1079                     + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1080                     + (*contHist[5])[movedPiece][to_sq(move)] / 2 < 27376)
1081                   continue;
1082
1083               // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
1084               if (!pos.see_ge(move, Value(-(29 - std::min(lmrDepth, 18)) * lmrDepth * lmrDepth)))
1085                   continue;
1086           }
1087           else
1088           {
1089               // Capture history based pruning when the move doesn't give check
1090               if (   !givesCheck
1091                   && lmrDepth < 1
1092                   && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] < 0)
1093                   continue;
1094
1095               // Futility pruning for captures
1096               if (   !givesCheck
1097                   && lmrDepth < 6
1098                   && !(PvNode && abs(bestValue) < 2)
1099                   && !ss->inCheck
1100                   && ss->staticEval + 169 + 244 * lmrDepth
1101                      + PieceValue[MG][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] <= alpha)
1102                   continue;
1103
1104               // See based pruning
1105               if (!pos.see_ge(move, Value(-221) * depth)) // (~25 Elo)
1106                   continue;
1107           }
1108       }
1109
1110       // Step 14. Extensions (~75 Elo)
1111
1112       // Singular extension search (~70 Elo). If all moves but one fail low on a
1113       // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1114       // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1115       // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1116       // result is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove.
1117       if (    depth >= 7
1118           &&  move == ttMove
1119           && !rootNode
1120           && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1121        /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1122           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1123           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1124           &&  tte->depth() >= depth - 3)
1125       {
1126           Value singularBeta = ttValue - ((formerPv + 4) * depth) / 2;
1127           Depth singularDepth = (depth - 1 + 3 * formerPv) / 2;
1128           ss->excludedMove = move;
1129           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1130           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1131
1132           if (value < singularBeta)
1133           {
1134               extension = 1;
1135               singularQuietLMR = !ttCapture;
1136           }
1137
1138           // Multi-cut pruning
1139           // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1140           // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1141           // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1142           // a soft bound.
1143           else if (singularBeta >= beta)
1144               return singularBeta;
1145
1146           // If the eval of ttMove is greater than beta we try also if there is another
1147           // move that pushes it over beta, if so also produce a cutoff.
1148           else if (ttValue >= beta)
1149           {
1150               ss->excludedMove = move;
1151               value = search<NonPV>(pos, ss, beta - 1, beta, (depth + 3) / 2, cutNode);
1152               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1153
1154               if (value >= beta)
1155                   return beta;
1156           }
1157       }
1158
1159       // Check extension (~2 Elo)
1160       else if (    givesCheck
1161                && (pos.is_discovery_check_on_king(~us, move) || pos.see_ge(move)))
1162           extension = 1;
1163
1164       // Last captures extension
1165       else if (   PieceValue[EG][pos.captured_piece()] > PawnValueEg
1166                && pos.non_pawn_material() <= 2 * RookValueMg)
1167           extension = 1;
1168
1169       // Late irreversible move extension
1170       if (   move == ttMove
1171           && pos.rule50_count() > 80
1172           && (captureOrPromotion || type_of(movedPiece) == PAWN))
1173           extension = 2;
1174
1175       // Add extension to new depth
1176       newDepth += extension;
1177
1178       // Speculative prefetch as early as possible
1179       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1180
1181       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1182       ss->currentMove = move;
1183       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1184                                                                 [captureOrPromotion]
1185                                                                 [movedPiece]
1186                                                                 [to_sq(move)];
1187
1188       // Step 15. Make the move
1189       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1190
1191       // Step 16. Reduced depth search (LMR, ~200 Elo). If the move fails high it will be
1192       // re-searched at full depth.
1193       if (    depth >= 3
1194           &&  moveCount > 1 + 2 * rootNode + 2 * (PvNode && abs(bestValue) < 2)
1195           && (  !captureOrPromotion
1196               || moveCountPruning
1197               || ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] <= alpha
1198               || cutNode
1199               || thisThread->ttHitAverage < 427 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024))
1200       {
1201           Depth r = reduction(improving, depth, moveCount);
1202
1203           // Decrease reduction if the ttHit running average is large
1204           if (thisThread->ttHitAverage > 509 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024)
1205               r--;
1206
1207           // Reduction if other threads are searching this position
1208           if (th.marked())
1209               r++;
1210
1211           // Decrease reduction if position is or has been on the PV (~10 Elo)
1212           if (ss->ttPv)
1213               r -= 2;
1214
1215           if (moveCountPruning && !formerPv)
1216               r++;
1217
1218           // Decrease reduction if opponent's move count is high (~5 Elo)
1219           if ((ss-1)->moveCount > 13)
1220               r--;
1221
1222           // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~3 Elo)
1223           if (singularQuietLMR)
1224               r--;
1225
1226           if (!captureOrPromotion)
1227           {
1228               // Increase reduction if ttMove is a capture (~5 Elo)
1229               if (ttCapture)
1230                   r++;
1231
1232               // Increase reduction for cut nodes (~10 Elo)
1233               if (cutNode)
1234                   r += 2;
1235
1236               // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
1237               // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
1238               // hence break make_move(). (~2 Elo)
1239               else if (    type_of(move) == NORMAL
1240                        && !pos.see_ge(reverse_move(move)))
1241                   r -= 2 + ss->ttPv - (type_of(movedPiece) == PAWN);
1242
1243               ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1244                              + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1245                              + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1246                              + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1247                              - 5287;
1248
1249               // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score (~10 Elo)
1250               if (ss->statScore >= -106 && (ss-1)->statScore < -104)
1251                   r--;
1252
1253               else if ((ss-1)->statScore >= -119 && ss->statScore < -140)
1254                   r++;
1255
1256               // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1257               r -= ss->statScore / 14884;
1258           }
1259           else
1260           {
1261             // Increase reduction for captures/promotions if late move and at low depth
1262             if (depth < 8 && moveCount > 2)
1263                 r++;
1264
1265             // Unless giving check, this capture is likely bad
1266             if (   !givesCheck
1267                 && ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] + 213 * depth <= alpha)
1268                 r++;
1269           }
1270
1271           Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth);
1272
1273           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1274
1275           doFullDepthSearch = value > alpha && d != newDepth;
1276
1277           didLMR = true;
1278       }
1279       else
1280       {
1281           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1282
1283           didLMR = false;
1284       }
1285
1286       // Step 17. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1287       if (doFullDepthSearch)
1288       {
1289           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1290
1291           if (didLMR && !captureOrPromotion)
1292           {
1293               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1294                                         : -stat_bonus(newDepth);
1295
1296               if (move == ss->killers[0])
1297                   bonus += bonus / 4;
1298
1299               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1300           }
1301       }
1302
1303       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1304       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1305       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1306       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1307       {
1308           (ss+1)->pv = pv;
1309           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1310
1311           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false);
1312       }
1313
1314       // Step 18. Undo move
1315       pos.undo_move(move);
1316
1317       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1318
1319       // Step 19. Check for a new best move
1320       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1321       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1322       // updating best move, PV and TT.
1323       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1324           return VALUE_ZERO;
1325
1326       if (rootNode)
1327       {
1328           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1329                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1330
1331           // PV move or new best move?
1332           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1333           {
1334               rm.score = value;
1335               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1336               rm.pv.resize(1);
1337
1338               assert((ss+1)->pv);
1339
1340               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1341                   rm.pv.push_back(*m);
1342
1343               // We record how often the best move has been changed in each
1344               // iteration. This information is used for time management: when
1345               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1346               if (moveCount > 1)
1347                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1348           }
1349           else
1350               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1351               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1352               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1353               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1354       }
1355
1356       if (value > bestValue)
1357       {
1358           bestValue = value;
1359
1360           if (value > alpha)
1361           {
1362               bestMove = move;
1363
1364               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1365                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1366
1367               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1368                   alpha = value;
1369               else
1370               {
1371                   assert(value >= beta); // Fail high
1372                   ss->statScore = 0;
1373                   break;
1374               }
1375           }
1376       }
1377
1378       if (move != bestMove)
1379       {
1380           if (captureOrPromotion && captureCount < 32)
1381               capturesSearched[captureCount++] = move;
1382
1383           else if (!captureOrPromotion && quietCount < 64)
1384               quietsSearched[quietCount++] = move;
1385       }
1386     }
1387
1388     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1389     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1390     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1391     /*
1392        if (Threads.stop)
1393         return VALUE_DRAW;
1394     */
1395
1396     // Step 20. Check for mate and stalemate
1397     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1398     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1399     // return a fail low score.
1400
1401     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1402
1403     if (!moveCount)
1404         bestValue = excludedMove ? alpha
1405                    :     ss->inCheck ? mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1406
1407     else if (bestMove)
1408         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1409                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1410
1411     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1412     else if (   (depth >= 3 || PvNode)
1413              && !priorCapture)
1414         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth));
1415
1416     if (PvNode)
1417         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1418
1419     // If no good move is found and the previous position was ttPv, then the previous
1420     // opponent move is probably good and the new position is added to the search tree.
1421     if (bestValue <= alpha)
1422         ss->ttPv = ss->ttPv || ((ss-1)->ttPv && depth > 3);
1423     // Otherwise, a counter move has been found and if the position is the last leaf
1424     // in the search tree, remove the position from the search tree.
1425     else if (depth > 3)
1426         ss->ttPv = ss->ttPv && (ss+1)->ttPv;
1427
1428     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1429         Cluster::save(thisThread, tte,
1430                       posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ss->ttPv,
1431                       bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1432                       PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1433                       depth, bestMove, ss->staticEval);
1434
1435     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1436
1437     return bestValue;
1438   }
1439
1440
1441   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1442   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1443   template <NodeType NT>
1444   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1445
1446     constexpr bool PvNode = NT == PV;
1447
1448     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1449     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1450     assert(depth <= 0);
1451
1452     Move pv[MAX_PLY+1];
1453     StateInfo st;
1454     TTEntry* tte;
1455     Key posKey;
1456     Move ttMove, move, bestMove;
1457     Depth ttDepth;
1458     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1459     bool pvHit, givesCheck, captureOrPromotion;
1460     int moveCount;
1461
1462     if (PvNode)
1463     {
1464         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1465         (ss+1)->pv = pv;
1466         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1467     }
1468
1469     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1470     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
1471     bestMove = MOVE_NONE;
1472     ss->inCheck = pos.checkers();
1473     moveCount = 0;
1474
1475     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1476     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1477         || ss->ply >= MAX_PLY)
1478         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1479
1480     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1481
1482     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1483     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1484     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1485     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1486                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1487     // Transposition table lookup
1488     posKey = pos.key();
1489     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
1490     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1491     ttMove = ss->ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1492     pvHit = ss->ttHit && tte->is_pv();
1493
1494     if (  !PvNode
1495         && ss->ttHit
1496         && tte->depth() >= ttDepth
1497         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1498         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1499                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
1500         return ttValue;
1501
1502     // Evaluate the position statically
1503     if (ss->inCheck)
1504     {
1505         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1506         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1507     }
1508     else
1509     {
1510         if (ss->ttHit)
1511         {
1512             // Never assume anything about values stored in TT
1513             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1514                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1515
1516             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1517             if (    ttValue != VALUE_NONE
1518                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1519                 bestValue = ttValue;
1520         }
1521         else
1522             ss->staticEval = bestValue =
1523             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1524                                              : -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
1525
1526         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1527         if (bestValue >= beta)
1528         {
1529             if (!ss->ttHit)
1530                 Cluster::save(thisThread, tte,
1531                               posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1532                               DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1533
1534             return bestValue;
1535         }
1536
1537         if (PvNode && bestValue > alpha)
1538             alpha = bestValue;
1539
1540         futilityBase = bestValue + 145;
1541     }
1542
1543     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1544                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1545                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1546
1547     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1548     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1549     // queen and checking knight promotions, and other checks(only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1550     // will be generated.
1551     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1552                                       &thisThread->captureHistory,
1553                                       contHist,
1554                                       to_sq((ss-1)->currentMove));
1555
1556     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1557     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1558     {
1559       assert(is_ok(move));
1560
1561       givesCheck = pos.gives_check(move);
1562       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1563
1564       moveCount++;
1565
1566       // Futility pruning
1567       if (   !ss->inCheck
1568           && !givesCheck
1569           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1570           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1571       {
1572           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1573
1574           // moveCount pruning
1575           if (moveCount > 2)
1576               continue;
1577
1578           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1579
1580           if (futilityValue <= alpha)
1581           {
1582               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1583               continue;
1584           }
1585
1586           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1587           {
1588               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1589               continue;
1590           }
1591       }
1592
1593       // Do not search moves with negative SEE values
1594       if (   !ss->inCheck
1595           && !(givesCheck && pos.is_discovery_check_on_king(~pos.side_to_move(), move))
1596           && !pos.see_ge(move))
1597           continue;
1598
1599       // Speculative prefetch as early as possible
1600       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1601
1602       // Check for legality just before making the move
1603       if (!pos.legal(move))
1604       {
1605           moveCount--;
1606           continue;
1607       }
1608
1609       ss->currentMove = move;
1610       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1611                                                                 [captureOrPromotion]
1612                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1613                                                                 [to_sq(move)];
1614
1615       if (  !captureOrPromotion
1616           && moveCount
1617           && (*contHist[0])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1618           && (*contHist[1])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1619           continue;
1620
1621       // Make and search the move
1622       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1623       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1624       pos.undo_move(move);
1625
1626       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1627
1628       // Check for a new best move
1629       if (value > bestValue)
1630       {
1631           bestValue = value;
1632
1633           if (value > alpha)
1634           {
1635               bestMove = move;
1636
1637               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1638                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1639
1640               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1641                   alpha = value;
1642               else
1643                   break; // Fail high
1644           }
1645        }
1646     }
1647
1648     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1649     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1650     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1651         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1652
1653     Cluster::save(thisThread, tte,
1654                   posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1655                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1656                   PvNode && bestValue > oldAlpha  ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1657                   ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1658
1659     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1660
1661     return bestValue;
1662   }
1663
1664
1665   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1666   // "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1667   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1668
1669   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1670
1671     assert(v != VALUE_NONE);
1672
1673     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1674           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1675   }
1676
1677
1678   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1679   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1680   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root". However,
1681   // for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1682   // and the graph history interaction, we return an optimal TB score instead.
1683
1684   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1685
1686     if (v == VALUE_NONE)
1687         return VALUE_NONE;
1688
1689     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1690     {
1691         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1692             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1693
1694         return v - ply;
1695     }
1696
1697     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1698     {
1699         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1700             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1701
1702         return v + ply;
1703     }
1704
1705     return v;
1706   }
1707
1708
1709   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1710
1711   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1712
1713     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1714         *pv++ = *childPv++;
1715     *pv = MOVE_NONE;
1716   }
1717
1718
1719   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1720
1721   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1722                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1723
1724     int bonus1, bonus2;
1725     Color us = pos.side_to_move();
1726     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1727     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1728     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1729     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1730
1731     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1732     bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1               // larger bonus
1733                                             : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
1734
1735     if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1736     {
1737         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2, depth);
1738
1739         // Decrease all the non-best quiet moves
1740         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1741         {
1742             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1743             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1744         }
1745     }
1746     else
1747         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1748
1749     // Extra penalty for a quiet early move that was not a TT move or main killer move in previous ply when it gets refuted
1750     if (   ((ss-1)->moveCount == 1 + (ss-1)->ttHit || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1751         && !pos.captured_piece())
1752             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1753
1754     // Decrease all the non-best capture moves
1755     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1756     {
1757         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1758         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1759         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1760     }
1761   }
1762
1763
1764   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1765   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1766
1767   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1768
1769     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1770     {
1771         if (ss->inCheck && i > 2)
1772             break;
1773         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1774             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1775     }
1776   }
1777
1778
1779   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1780
1781   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth) {
1782
1783     if (ss->killers[0] != move)
1784     {
1785         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1786         ss->killers[0] = move;
1787     }
1788
1789     Color us = pos.side_to_move();
1790     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1791     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1792     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1793
1794     if (type_of(pos.moved_piece(move)) != PAWN)
1795         thisThread->mainHistory[us][from_to(reverse_move(move))] << -bonus;
1796
1797     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1798     {
1799         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1800         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1801     }
1802
1803     if (depth > 11 && ss->ply < MAX_LPH)
1804         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply][from_to(move)] << stat_bonus(depth - 7);
1805   }
1806
1807   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1808   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1809
1810   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1811
1812     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1813     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1814
1815     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1816     Value topScore = rootMoves[0].score;
1817     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1818     int weakness = 120 - 2 * level;
1819     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1820
1821     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1822     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1823     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1824     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1825     {
1826         // This is our magic formula
1827         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1828                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1829
1830         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1831         {
1832             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1833             best = rootMoves[i].pv[0];
1834         }
1835     }
1836
1837     return best;
1838   }
1839
1840 } // namespace
1841
1842
1843 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1844 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1845
1846 void MainThread::check_time() {
1847
1848   if (--callsCnt > 0)
1849       return;
1850
1851   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1852   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1853
1854   static TimePoint lastInfoTime = now();
1855
1856   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1857   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1858
1859   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1860   {
1861       lastInfoTime = tick;
1862       dbg_print();
1863   }
1864
1865   // poll on MPI signals
1866   Cluster::signals_poll();
1867
1868   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1869   if (ponder)
1870       return;
1871
1872   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1873       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1874       || (Limits.nodes && Cluster::nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1875       Threads.stop = true;
1876 }
1877
1878
1879 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1880 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1881
1882 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1883
1884   std::stringstream ss;
1885   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1886   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1887   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1888   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1889   uint64_t nodesSearched = Cluster::nodes_searched();
1890   uint64_t tbHits = Cluster::tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1891
1892   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1893   {
1894       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1895
1896       if (depth == 1 && !updated && i > 0)
1897           continue;
1898
1899       Depth d = updated ? depth : std::max(1, depth - 1);
1900       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1901
1902       if (v == -VALUE_INFINITE)
1903           v = VALUE_ZERO;
1904
1905       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1906       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1907
1908       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1909           ss << "\n";
1910
1911       ss << "info"
1912          << " depth "    << d
1913          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1914          << " multipv "  << i + 1
1915          << " score "    << UCI::value(v);
1916
1917       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1918           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1919
1920       if (!tb && i == pvIdx)
1921           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1922
1923       ss << " nodes "    << nodesSearched
1924          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1925
1926       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1927           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1928
1929       ss << " tbhits "   << tbHits
1930          << " time "     << elapsed
1931          << " pv";
1932
1933       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1934           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1935   }
1936
1937   return ss.str();
1938 }
1939
1940
1941 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1942 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1943 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1944 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1945
1946 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1947
1948     StateInfo st;
1949     bool ttHit;
1950
1951     assert(pv.size() == 1);
1952
1953     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1954         return false;
1955
1956     pos.do_move(pv[0], st);
1957     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1958
1959     if (ttHit)
1960     {
1961         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1962         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1963             pv.push_back(m);
1964     }
1965
1966     pos.undo_move(pv[0]);
1967     return pv.size() > 1;
1968 }
1969
1970 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1971
1972     RootInTB = false;
1973     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1974     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1975     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1976     bool dtz_available = true;
1977
1978     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1979     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1980     if (Cardinality > MaxCardinality)
1981     {
1982         Cardinality = MaxCardinality;
1983         ProbeDepth = 0;
1984     }
1985
1986     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1987     {
1988         // Rank moves using DTZ tables
1989         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1990
1991         if (!RootInTB)
1992         {
1993             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1994             dtz_available = false;
1995             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1996         }
1997     }
1998
1999     if (RootInTB)
2000     {
2001         // Sort moves according to TB rank
2002         std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
2003                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
2004
2005         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
2006         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
2007             Cardinality = 0;
2008     }
2009     else
2010     {
2011         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
2012         for (auto& m : rootMoves)
2013             m.tbRank = 0;
2014     }
2015 }