]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Merge branch 'vondele-clusterMergeMaster12' into cluster
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2021 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 Stockfish {
40
41 namespace Search {
42
43   LimitsType Limits;
44 }
45
46 namespace Tablebases {
47
48   int Cardinality;
49   bool RootInTB;
50   bool UseRule50;
51   Depth ProbeDepth;
52 }
53
54 namespace TB = Tablebases;
55
56 using std::string;
57 using Eval::evaluate;
58 using namespace Search;
59
60 namespace {
61
62   // Different node types, used as a template parameter
63   enum NodeType { NonPV, PV };
64
65   constexpr uint64_t TtHitAverageWindow     = 4096;
66   constexpr uint64_t TtHitAverageResolution = 1024;
67
68   // Futility margin
69   Value futility_margin(Depth d, bool improving) {
70     return Value(234 * (d - improving));
71   }
72
73   // Reductions lookup table, initialized at startup
74   int Reductions[MAX_MOVES]; // [depth or moveNumber]
75
76   Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
77     int r = Reductions[d] * Reductions[mn];
78     return (r + 503) / 1024 + (!i && r > 915);
79   }
80
81   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
82     return (3 + depth * depth) / (2 - improving);
83   }
84
85   // History and stats update bonus, based on depth
86   int stat_bonus(Depth d) {
87     return d > 14 ? 66 : 6 * d * d + 231 * d - 206;
88   }
89
90   // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3-fold blindness
91   Value value_draw(Thread* thisThread) {
92     return VALUE_DRAW + Value(2 * (thisThread->nodes & 1) - 1);
93   }
94
95   // Skill structure is used to implement strength limit
96   struct Skill {
97     explicit Skill(int l) : level(l) {}
98     bool enabled() const { return level < 20; }
99     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + level; }
100     Move pick_best(size_t multiPV);
101
102     int level;
103     Move best = MOVE_NONE;
104   };
105
106   // Breadcrumbs are used to mark nodes as being searched by a given thread
107   struct Breadcrumb {
108     std::atomic<Thread*> thread;
109     std::atomic<Key> key;
110   };
111   std::array<Breadcrumb, 1024> breadcrumbs;
112
113   // ThreadHolding structure keeps track of which thread left breadcrumbs at the given
114   // node for potential reductions. A free node will be marked upon entering the moves
115   // loop by the constructor, and unmarked upon leaving that loop by the destructor.
116   struct ThreadHolding {
117     explicit ThreadHolding(Thread* thisThread, Key posKey, int ply) {
118        location = ply < 8 ? &breadcrumbs[posKey & (breadcrumbs.size() - 1)] : nullptr;
119        otherThread = false;
120        owning = false;
121        if (location)
122        {
123           // See if another already marked this location, if not, mark it ourselves
124           Thread* tmp = (*location).thread.load(std::memory_order_relaxed);
125           if (tmp == nullptr)
126           {
127               (*location).thread.store(thisThread, std::memory_order_relaxed);
128               (*location).key.store(posKey, std::memory_order_relaxed);
129               owning = true;
130           }
131           else if (   tmp != thisThread
132                    && (*location).key.load(std::memory_order_relaxed) == posKey)
133               otherThread = true;
134        }
135     }
136
137     ~ThreadHolding() {
138        if (owning) // Free the marked location
139            (*location).thread.store(nullptr, std::memory_order_relaxed);
140     }
141
142     bool marked() { return otherThread; }
143
144     private:
145     Breadcrumb* location;
146     bool otherThread, owning;
147   };
148
149   template <NodeType NT>
150   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
151
152   template <NodeType NT>
153   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
154
155   Value value_to_tt(Value v, int ply);
156   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c);
157   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
158   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
159   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth);
160   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
161                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth);
162
163   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
164   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
165   template<bool Root>
166   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
167
168     StateInfo st;
169     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
170
171     uint64_t cnt, nodes = 0;
172     const bool leaf = (depth == 2);
173
174     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
175     {
176         if (Root && depth <= 1)
177             cnt = 1, nodes++;
178         else
179         {
180             pos.do_move(m, st);
181             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - 1);
182             nodes += cnt;
183             pos.undo_move(m);
184         }
185         if (Root && Cluster::is_root())
186             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
187     }
188     return nodes;
189   }
190
191 } // namespace
192
193
194 /// Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
195
196 void Search::init() {
197
198   for (int i = 1; i < MAX_MOVES; ++i)
199       Reductions[i] = int((21.3 + 2 * std::log(Threads.size())) * std::log(i + 0.25 * std::log(i)));
200 }
201
202
203 /// Search::clear() resets search state to its initial value
204
205 void Search::clear() {
206
207   Threads.main()->wait_for_search_finished();
208
209   Time.availableNodes = 0;
210   TT.clear();
211   Threads.clear();
212   Tablebases::init(Options["SyzygyPath"]); // Free mapped files
213 }
214
215
216 /// MainThread::search() is started when the program receives the UCI 'go'
217 /// command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
218
219 void MainThread::search() {
220
221   if (Limits.perft)
222   {
223       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft);
224       if (Cluster::is_root())
225           sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
226
227       return;
228   }
229
230   Color us = rootPos.side_to_move();
231   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
232   TT.new_search();
233
234   Eval::NNUE::verify();
235
236   if (rootMoves.empty())
237   {
238       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
239       if (Cluster::is_root())
240           sync_cout << "info depth 0 score "
241                     << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
242                     << sync_endl;
243   }
244   else
245   {
246       Threads.start_searching(); // start non-main threads
247       Thread::search();          // main thread start searching
248   }
249
250   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
251   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
252   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
253   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
254   // until the GUI sends one of those commands.
255
256   while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
257   { Cluster::signals_poll(); } // Busy wait for a stop or a ponder reset
258
259   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
260   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
261   Threads.stop = true;
262
263   // Signal and synchronize all other ranks
264   Cluster::signals_sync();
265
266   // Wait until all threads have finished
267   Threads.wait_for_search_finished();
268
269   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
270   // the available ones before exiting.
271   if (Limits.npmsec)
272       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Cluster::nodes_searched();
273
274   Thread* bestThread = this;
275
276   if (   int(Options["MultiPV"]) == 1
277       && !Limits.depth
278       && !(Skill(Options["Skill Level"]).enabled() || int(Options["UCI_LimitStrength"]))
279       && rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
280       bestThread = Threads.get_best_thread();
281
282   // Prepare PVLine and ponder move
283   std::string PVLine = UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE);
284
285   Move bestMove   = bestThread->rootMoves[0].pv[0];
286   Move ponderMove = MOVE_NONE;
287   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
288       ponderMove = bestThread->rootMoves[0].pv[1];
289
290   // Exchange info as needed
291   Cluster::MoveInfo mi{bestMove,
292                        ponderMove,
293                        bestThread->completedDepth,
294                        bestThread->rootMoves[0].score,
295                        Cluster::rank()};
296   Cluster::pick_moves(mi, PVLine);
297
298   bestPreviousScore = static_cast<Value>(mi.score);
299
300   if (Cluster::is_root())
301   {
302       // Send again PV info if we have a new best thread/rank
303       if (bestThread != this || mi.rank != 0)
304           sync_cout << PVLine << sync_endl;
305
306       bestMove = static_cast<Move>(mi.move);
307       ponderMove = static_cast<Move>(mi.ponder);
308
309       if (ponderMove != MOVE_NONE)
310           sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestMove, rootPos.is_chess960())
311                     << " ponder "  << UCI::move(ponderMove, rootPos.is_chess960()) << sync_endl;
312       else
313           sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestMove, rootPos.is_chess960()) << sync_endl;
314   }
315
316 }
317
318
319 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
320 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
321 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
322
323 void Thread::search() {
324
325   // To allow access to (ss-7) up to (ss+2), the stack must be oversized.
326   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
327   // which accesses its argument at ss-6, also near the root.
328   // The latter is needed for statScores and killer initialization.
329   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
330   Move  pv[MAX_PLY+1];
331   Value bestValue, alpha, beta, delta;
332   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
333   Depth lastBestMoveDepth = 0;
334   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
335   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
336   Color us = rootPos.side_to_move();
337   int iterIdx = 0;
338
339   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
340   for (int i = 7; i > 0; i--)
341       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
342
343   ss->pv = pv;
344
345   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
346   beta = VALUE_INFINITE;
347
348   if (mainThread)
349   {
350       if (mainThread->bestPreviousScore == VALUE_INFINITE)
351           for (int i = 0; i < 4; ++i)
352               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
353       else
354           for (int i = 0; i < 4; ++i)
355               mainThread->iterValue[i] = mainThread->bestPreviousScore;
356   }
357
358   std::copy(&lowPlyHistory[2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, &lowPlyHistory[0][0]);
359   std::fill(&lowPlyHistory[MAX_LPH - 2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, 0);
360
361   size_t multiPV = size_t(Options["MultiPV"]);
362
363   // Pick integer skill levels, but non-deterministically round up or down
364   // such that the average integer skill corresponds to the input floating point one.
365   // UCI_Elo is converted to a suitable fractional skill level, using anchoring
366   // to CCRL Elo (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo
367   // for match (TC 60+0.6) results spanning a wide range of k values.
368   PRNG rng(now());
369   double floatLevel = Options["UCI_LimitStrength"] ?
370                       std::clamp(std::pow((Options["UCI_Elo"] - 1346.6) / 143.4, 1 / 0.806), 0.0, 20.0) :
371                         double(Options["Skill Level"]);
372   int intLevel = int(floatLevel) +
373                  ((floatLevel - int(floatLevel)) * 1024 > rng.rand<unsigned>() % 1024  ? 1 : 0);
374   Skill skill(intLevel);
375
376   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
377   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
378   if (skill.enabled())
379       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
380
381   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
382   ttHitAverage = TtHitAverageWindow * TtHitAverageResolution / 2;
383
384   int ct = int(Options["Contempt"]) * PawnValueEg / 100; // From centipawns
385
386   // In analysis mode, adjust contempt in accordance with user preference
387   if (Limits.infinite || Options["UCI_AnalyseMode"])
388       ct =  Options["Analysis Contempt"] == "Off"  ? 0
389           : Options["Analysis Contempt"] == "Both" ? ct
390           : Options["Analysis Contempt"] == "White" && us == BLACK ? -ct
391           : Options["Analysis Contempt"] == "Black" && us == WHITE ? -ct
392           : ct;
393
394   // Evaluation score is from the white point of view
395   contempt = (us == WHITE ?  make_score(ct, ct / 2)
396                           : -make_score(ct, ct / 2));
397
398   int searchAgainCounter = 0;
399
400   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
401   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
402          && !Threads.stop
403          && !(Limits.depth && mainThread && Cluster::is_root() && rootDepth > Limits.depth))
404   {
405       // Age out PV variability metric
406       if (mainThread)
407           totBestMoveChanges /= 2;
408
409
410       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
411       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
412       for (RootMove& rm : rootMoves)
413           rm.previousScore = rm.score;
414
415       size_t pvFirst = 0;
416       pvLast = 0;
417
418       if (!Threads.increaseDepth)
419          searchAgainCounter++;
420
421       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
422       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
423       {
424           if (pvIdx == pvLast)
425           {
426               pvFirst = pvLast;
427               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
428                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
429                       break;
430           }
431
432           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
433           selDepth = 0;
434
435           // Reset aspiration window starting size
436           if (rootDepth >= 4)
437           {
438               Value prev = rootMoves[pvIdx].previousScore;
439               delta = Value(17);
440               alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
441               beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
442
443               // Adjust contempt based on root move's previousScore (dynamic contempt)
444               int dct = ct + (113 - ct / 2) * prev / (abs(prev) + 147);
445
446               contempt = (us == WHITE ?  make_score(dct, dct / 2)
447                                       : -make_score(dct, dct / 2));
448           }
449
450           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
451           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
452           // high/low anymore.
453           failedHighCnt = 0;
454           while (true)
455           {
456               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - searchAgainCounter);
457               bestValue = Stockfish::search<PV>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
458
459               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
460               // is done with a stable algorithm because all the values but the
461               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
462               // and we want to keep the same order for all the moves except the
463               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
464               // search the already searched PV lines are preserved.
465               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
466
467               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
468               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
469               // the previous iteration.
470               if (Threads.stop)
471                   break;
472
473               // When failing high/low give some update (without cluttering
474               // the UI) before a re-search.
475               if (   Cluster::is_root()
476                   && mainThread
477                   && multiPV == 1
478                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
479                   && Time.elapsed() > 3000)
480               {
481                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
482                   Cluster::cluster_info(rootDepth);
483               }
484
485               // In case of failing low/high increase aspiration window and
486               // re-search, otherwise exit the loop.
487               if (bestValue <= alpha)
488               {
489                   beta = (alpha + beta) / 2;
490                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
491
492                   failedHighCnt = 0;
493                   if (mainThread)
494                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
495               }
496               else if (bestValue >= beta)
497               {
498                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
499                   ++failedHighCnt;
500               }
501               else
502                   break;
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 = Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability;
563
564           // Cap used time in case of a single legal move for a better viewer experience in tournaments
565           // yielding correct scores and sufficiently fast moves.
566           if (rootMoves.size() == 1)
567               totalTime = std::min(500.0, totalTime);
568
569           // Stop the search if we have exceeded the totalTime
570           if (Time.elapsed() > totalTime)
571           {
572               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
573               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
574               if (mainThread->ponder)
575                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
576               else
577                   Threads.stop = true;
578           }
579           else if (   Threads.increaseDepth
580                    && !mainThread->ponder
581                    && Time.elapsed() > totalTime * 0.58)
582                    Threads.increaseDepth = false;
583           else
584                    Threads.increaseDepth = true;
585       }
586
587       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
588       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
589   }
590
591   if (!mainThread)
592       return;
593
594   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
595
596   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
597   if (skill.enabled())
598       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
599                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
600 }
601
602
603 namespace {
604
605   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
606
607   template <NodeType NT>
608   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
609
610     constexpr bool PvNode = NT == PV;
611     const bool rootNode = PvNode && ss->ply == 0;
612     const Depth maxNextDepth = rootNode ? depth : depth + 1;
613
614     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
615     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
616     if (   pos.rule50_count() >= 3
617         && alpha < VALUE_DRAW
618         && !rootNode
619         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
620     {
621         alpha = value_draw(pos.this_thread());
622         if (alpha >= beta)
623             return alpha;
624     }
625
626     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
627     if (depth <= 0)
628         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
629
630     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
631     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
632     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
633     assert(!(PvNode && cutNode));
634
635     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
636     StateInfo st;
637     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
638
639     TTEntry* tte;
640     Key posKey;
641     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
642     Depth extension, newDepth;
643     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue, probCutBeta;
644     bool formerPv, givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
645     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning,
646          ttCapture, singularQuietLMR;
647     Piece movedPiece;
648     int moveCount, captureCount, quietCount;
649
650     // Step 1. Initialize node
651     Thread* thisThread = pos.this_thread();
652     ss->inCheck = pos.checkers();
653     priorCapture = pos.captured_piece();
654     Color us = pos.side_to_move();
655     moveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
656     bestValue = -VALUE_INFINITE;
657     maxValue = VALUE_INFINITE;
658     ss->distanceFromPv = (PvNode ? 0 : ss->distanceFromPv);
659
660     // Check for the available remaining time
661     if (thisThread == Threads.main())
662         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
663
664     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
665     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
666         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
667
668     if (!rootNode)
669     {
670         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
671         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
672             || pos.is_draw(ss->ply)
673             || ss->ply >= MAX_PLY)
674             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
675                                                         : value_draw(pos.this_thread());
676
677         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
678         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
679         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
680         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
681         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
682         // mate. In this case return a fail-high score.
683         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
684         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
685         if (alpha >= beta)
686             return alpha;
687     }
688
689     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
690
691     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
692     (ss+1)->ttPv = false;
693     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
694     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
695     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
696
697     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
698     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
699     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
700     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
701     // LMR which are based on the statScore of parent position.
702     if (!rootNode)
703         (ss+2)->statScore = 0;
704
705     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
706     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
707     // position key in case of an excluded move.
708     excludedMove = ss->excludedMove;
709     posKey = excludedMove == MOVE_NONE ? pos.key() : pos.key() ^ make_key(excludedMove);
710     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
711     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
712     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
713             : ss->ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
714     if (!excludedMove)
715         ss->ttPv = PvNode || (ss->ttHit && tte->is_pv());
716     formerPv = ss->ttPv && !PvNode;
717
718     // Update low ply history for previous move if we are near root and position is or has been in PV
719     if (   ss->ttPv
720         && depth > 12
721         && ss->ply - 1 < MAX_LPH
722         && !priorCapture
723         && is_ok((ss-1)->currentMove))
724         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply - 1][from_to((ss-1)->currentMove)] << stat_bonus(depth - 5);
725
726     // thisThread->ttHitAverage can be used to approximate the running average of ttHit
727     thisThread->ttHitAverage =   (TtHitAverageWindow - 1) * thisThread->ttHitAverage / TtHitAverageWindow
728                                 + TtHitAverageResolution * ss->ttHit;
729
730     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
731     if (  !PvNode
732         && ss->ttHit
733         && tte->depth() >= depth
734         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
735         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
736                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
737     {
738         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
739         if (ttMove)
740         {
741             if (ttValue >= beta)
742             {
743                 // Bonus for a quiet ttMove that fails high
744                 if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
745                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth), depth);
746
747                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply
748                 if ((ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
749                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
750             }
751             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
752             else if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
753             {
754                 int penalty = -stat_bonus(depth);
755                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
756                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
757             }
758         }
759
760         // Partial workaround for the graph history interaction problem
761         // For high rule50 counts don't produce transposition table cutoffs.
762         if (pos.rule50_count() < 90)
763             return ttValue;
764     }
765
766     // Step 5. Tablebases probe
767     if (!rootNode && TB::Cardinality)
768     {
769         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
770
771         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
772             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
773             &&  pos.rule50_count() == 0
774             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
775         {
776             TB::ProbeState err;
777             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
778
779             // Force check of time on the next occasion
780             if (thisThread == Threads.main())
781                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
782
783             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
784             {
785                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
786
787                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
788
789                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
790                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
791                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
792                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
793
794                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
795                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
796
797                 if (    b == BOUND_EXACT
798                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
799                 {
800                     Cluster::save(thisThread, tte,
801                                   posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, b,
802                                   std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
803                                   MOVE_NONE, VALUE_NONE);
804
805                     return value;
806                 }
807
808                 if (PvNode)
809                 {
810                     if (b == BOUND_LOWER)
811                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
812                     else
813                         maxValue = value;
814                 }
815             }
816         }
817     }
818
819     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
820
821     // Step 6. Static evaluation of the position
822     if (ss->inCheck)
823     {
824         // Skip early pruning when in check
825         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
826         improving = false;
827         goto moves_loop;
828     }
829     else if (ss->ttHit)
830     {
831         // Never assume anything about values stored in TT
832         ss->staticEval = eval = tte->eval();
833         if (eval == VALUE_NONE)
834             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
835
836         // Randomize draw evaluation
837         if (eval == VALUE_DRAW)
838             eval = value_draw(thisThread);
839
840         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
841         if (    ttValue != VALUE_NONE
842             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
843             eval = ttValue;
844     }
845     else
846     {
847         // In case of null move search use previous static eval with a different sign
848         // and addition of two tempos
849         if ((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL)
850             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
851         else
852             ss->staticEval = eval = -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
853
854         // Save static evaluation into transposition table
855         Cluster::save(thisThread, tte,
856                       posKey, VALUE_NONE, ss->ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE,
857                       eval);
858     }
859
860     // Use static evaluation difference to improve quiet move ordering
861     if (is_ok((ss-1)->currentMove) && !(ss-1)->inCheck && !priorCapture)
862     {
863         int bonus = std::clamp(-depth * 4 * int((ss-1)->staticEval + ss->staticEval - 2 * Tempo), -1000, 1000);
864         thisThread->mainHistory[~us][from_to((ss-1)->currentMove)] << bonus;
865     }
866
867     // Set up improving flag that is used in various pruning heuristics
868     // We define position as improving if static evaluation of position is better
869     // Than the previous static evaluation at our turn
870     // In case of us being in check at our previous move we look at move prior to it
871     improving =  (ss-2)->staticEval == VALUE_NONE
872                ? ss->staticEval > (ss-4)->staticEval || (ss-4)->staticEval == VALUE_NONE
873                : ss->staticEval > (ss-2)->staticEval;
874
875     // Step 7. Futility pruning: child node (~50 Elo)
876     if (   !PvNode
877         &&  depth < 9
878         &&  eval - futility_margin(depth, improving) >= beta
879         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN) // Do not return unproven wins
880         return eval;
881
882     // Step 8. Null move search with verification search (~40 Elo)
883     if (   !PvNode
884         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
885         && (ss-1)->statScore < 24185
886         &&  eval >= beta
887         &&  eval >= ss->staticEval
888         &&  ss->staticEval >= beta - 24 * depth - 34 * improving + 162 * ss->ttPv + 159
889         && !excludedMove
890         &&  pos.non_pawn_material(us)
891         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
892     {
893         assert(eval - beta >= 0);
894
895         // Null move dynamic reduction based on depth and value
896         Depth R = (1062 + 68 * depth) / 256 + std::min(int(eval - beta) / 190, 3);
897
898         ss->currentMove = MOVE_NULL;
899         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
900
901         pos.do_null_move(st);
902
903         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
904
905         pos.undo_null_move();
906
907         if (nullValue >= beta)
908         {
909             // Do not return unproven mate or TB scores
910             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
911                 nullValue = beta;
912
913             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 14))
914                 return nullValue;
915
916             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
917
918             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
919             // for us, until ply exceeds nmpMinPly.
920             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
921             thisThread->nmpColor = us;
922
923             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
924
925             thisThread->nmpMinPly = 0;
926
927             if (v >= beta)
928                 return nullValue;
929         }
930     }
931
932     probCutBeta = beta + 209 - 44 * improving;
933
934     // Step 9. ProbCut (~10 Elo)
935     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
936     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
937     if (   !PvNode
938         &&  depth > 4
939         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
940         // if value from transposition table is lower than probCutBeta, don't attempt probCut
941         // there and in further interactions with transposition table cutoff depth is set to depth - 3
942         // because probCut search has depth set to depth - 4 but we also do a move before it
943         // so effective depth is equal to depth - 3
944         && !(   ss->ttHit
945              && tte->depth() >= depth - 3
946              && ttValue != VALUE_NONE
947              && ttValue < probCutBeta))
948     {
949         // if ttMove is a capture and value from transposition table is good enough produce probCut
950         // cutoff without digging into actual probCut search
951         if (   ss->ttHit
952             && tte->depth() >= depth - 3
953             && ttValue != VALUE_NONE
954             && ttValue >= probCutBeta
955             && ttMove
956             && pos.capture_or_promotion(ttMove))
957             return probCutBeta;
958
959         assert(probCutBeta < VALUE_INFINITE);
960         MovePicker mp(pos, ttMove, probCutBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
961         int probCutCount = 0;
962         bool ttPv = ss->ttPv;
963         ss->ttPv = false;
964
965         while (   (move = mp.next_move()) != MOVE_NONE
966                && probCutCount < 2 + 2 * cutNode)
967             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
968             {
969                 assert(pos.capture_or_promotion(move));
970                 assert(depth >= 5);
971
972                 captureOrPromotion = true;
973                 probCutCount++;
974
975                 ss->currentMove = move;
976                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
977                                                                           [captureOrPromotion]
978                                                                           [pos.moved_piece(move)]
979                                                                           [to_sq(move)];
980
981                 pos.do_move(move, st);
982
983                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
984                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1);
985
986                 // If the qsearch held, perform the regular search
987                 if (value >= probCutBeta)
988                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1, depth - 4, !cutNode);
989
990                 pos.undo_move(move);
991
992                 if (value >= probCutBeta)
993                 {
994                     // if transposition table doesn't have equal or more deep info write probCut data into it
995                     if ( !(ss->ttHit
996                        && tte->depth() >= depth - 3
997                        && ttValue != VALUE_NONE))
998                         Cluster::save(thisThread, tte, posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ttPv,
999                             BOUND_LOWER,
1000                             depth - 3, move, ss->staticEval);
1001                     return value;
1002                 }
1003             }
1004          ss->ttPv = ttPv;
1005     }
1006
1007     // Step 10. If the position is not in TT, decrease depth by 2
1008     if (   PvNode
1009         && depth >= 6
1010         && !ttMove)
1011         depth -= 2;
1012
1013 moves_loop: // When in check, search starts from here
1014
1015     ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
1016
1017     // Step 11. A small Probcut idea, when we are in check
1018     probCutBeta = beta + 400;
1019     if (   ss->inCheck
1020         && !PvNode
1021         && depth >= 4
1022         && ttCapture
1023         && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1024         && tte->depth() >= depth - 3
1025         && ttValue >= probCutBeta
1026         && abs(ttValue) <= VALUE_KNOWN_WIN
1027         && abs(beta) <= VALUE_KNOWN_WIN
1028        )
1029         return probCutBeta;
1030
1031
1032     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1033                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1034                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1035
1036     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
1037
1038     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1039                                       &thisThread->lowPlyHistory,
1040                                       &captureHistory,
1041                                       contHist,
1042                                       countermove,
1043                                       ss->killers,
1044                                       ss->ply);
1045
1046     value = bestValue;
1047     singularQuietLMR = moveCountPruning = false;
1048
1049     // Mark this node as being searched
1050     ThreadHolding th(thisThread, posKey, ss->ply);
1051
1052     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
1053     // or a beta cutoff occurs.
1054     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
1055     {
1056       assert(is_ok(move));
1057
1058       if (move == excludedMove)
1059           continue;
1060
1061       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
1062       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
1063       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
1064       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
1065       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
1066                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
1067           continue;
1068
1069       // Check for legality
1070       if (!rootNode && !pos.legal(move))
1071           continue;
1072
1073       ss->moveCount = ++moveCount;
1074
1075       if (rootNode && Cluster::is_root() && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
1076           sync_cout << "info depth " << depth
1077                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
1078                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
1079       if (PvNode)
1080           (ss+1)->pv = nullptr;
1081
1082       extension = 0;
1083       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1084       movedPiece = pos.moved_piece(move);
1085       givesCheck = pos.gives_check(move);
1086
1087       // Indicate PvNodes that will probably fail low if node was searched with non-PV search
1088       // at depth equal or greater to current depth and result of this search was far below alpha
1089       bool likelyFailLow =    PvNode
1090                            && ttMove
1091                            && (tte->bound() & BOUND_UPPER)
1092                            && ttValue < alpha + 200 + 100 * depth
1093                            && tte->depth() >= depth;
1094
1095       // Calculate new depth for this move
1096       newDepth = depth - 1;
1097
1098       // Step 13. Pruning at shallow depth (~200 Elo)
1099       if (  !rootNode
1100           && pos.non_pawn_material(us)
1101           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
1102       {
1103           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold
1104           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
1105
1106           // Reduced depth of the next LMR search
1107           int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount), 0);
1108
1109           if (   captureOrPromotion
1110               || givesCheck)
1111           {
1112               // Capture history based pruning when the move doesn't give check
1113               if (   !givesCheck
1114                   && lmrDepth < 1
1115                   && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] < 0)
1116                   continue;
1117
1118               // SEE based pruning
1119               if (!pos.see_ge(move, Value(-218) * depth)) // (~25 Elo)
1120                   continue;
1121           }
1122           else
1123           {
1124               // Countermoves based pruning (~20 Elo)
1125               if (   lmrDepth < 4 + ((ss-1)->statScore > 0 || (ss-1)->moveCount == 1)
1126                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1127                   && (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1128                   continue;
1129
1130               // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
1131               if (   lmrDepth < 7
1132                   && !ss->inCheck
1133                   && ss->staticEval + 174 + 157 * lmrDepth <= alpha
1134                   &&  (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1135                     + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1136                     + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1137                     + (*contHist[5])[movedPiece][to_sq(move)] / 3 < 28255)
1138                   continue;
1139
1140               // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
1141               if (!pos.see_ge(move, Value(-(30 - std::min(lmrDepth, 18)) * lmrDepth * lmrDepth)))
1142                   continue;
1143           }
1144       }
1145
1146       // Step 14. Extensions (~75 Elo)
1147
1148       // Singular extension search (~70 Elo). If all moves but one fail low on a
1149       // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1150       // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1151       // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1152       // result is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove.
1153       if (    depth >= 7
1154           &&  move == ttMove
1155           && !rootNode
1156           && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1157        /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1158           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1159           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1160           &&  tte->depth() >= depth - 3)
1161       {
1162           Value singularBeta = ttValue - ((formerPv + 4) * depth) / 2;
1163           Depth singularDepth = (depth - 1 + 3 * formerPv) / 2;
1164           ss->excludedMove = move;
1165           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1166           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1167
1168           if (value < singularBeta)
1169           {
1170               extension = 1;
1171               singularQuietLMR = !ttCapture;
1172           }
1173
1174           // Multi-cut pruning
1175           // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1176           // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1177           // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1178           // a soft bound.
1179           else if (singularBeta >= beta)
1180               return singularBeta;
1181
1182           // If the eval of ttMove is greater than beta we try also if there is another
1183           // move that pushes it over beta, if so also produce a cutoff.
1184           else if (ttValue >= beta)
1185           {
1186               ss->excludedMove = move;
1187               value = search<NonPV>(pos, ss, beta - 1, beta, (depth + 3) / 2, cutNode);
1188               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1189
1190               if (value >= beta)
1191                   return beta;
1192           }
1193       }
1194
1195       // Check extension (~2 Elo)
1196       else if (    givesCheck
1197                && (pos.is_discovered_check_on_king(~us, move) || pos.see_ge(move)))
1198           extension = 1;
1199
1200       // Last captures extension
1201       else if (   PieceValue[EG][pos.captured_piece()] > PawnValueEg
1202                && pos.non_pawn_material() <= 2 * RookValueMg)
1203           extension = 1;
1204
1205       // Add extension to new depth
1206       newDepth += extension;
1207
1208       // Speculative prefetch as early as possible
1209       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1210
1211       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1212       ss->currentMove = move;
1213       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1214                                                                 [captureOrPromotion]
1215                                                                 [movedPiece]
1216                                                                 [to_sq(move)];
1217
1218       // Step 15. Make the move
1219       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1220
1221       (ss+1)->distanceFromPv = ss->distanceFromPv + moveCount - 1;
1222
1223       // Step 16. Late moves reduction / extension (LMR, ~200 Elo)
1224       // We use various heuristics for the sons of a node after the first son has
1225       // been searched. In general we would like to reduce them, but there are many
1226       // cases where we extend a son if it has good chances to be "interesting".
1227       if (    depth >= 3
1228           &&  moveCount > 1 + 2 * rootNode
1229           && (  !captureOrPromotion
1230               || moveCountPruning
1231               || ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] <= alpha
1232               || cutNode
1233               || (!PvNode && !formerPv && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.captured_piece())] < 3678)
1234               || thisThread->ttHitAverage < 432 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024))
1235       {
1236           Depth r = reduction(improving, depth, moveCount);
1237
1238           // Decrease reduction if the ttHit running average is large
1239           if (thisThread->ttHitAverage > 537 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024)
1240               r--;
1241
1242           // Increase reduction if other threads are searching this position
1243           if (th.marked())
1244               r++;
1245
1246           // Decrease reduction if position is or has been on the PV
1247           // and node is not likely to fail low. (~10 Elo)
1248           if (ss->ttPv && !likelyFailLow)
1249               r -= 2;
1250
1251           // Increase reduction at root and non-PV nodes when the best move does not change frequently
1252           if ((rootNode || !PvNode) && thisThread->rootDepth > 10 && thisThread->bestMoveChanges <= 2)
1253               r++;
1254
1255           // More reductions for late moves if position was not in previous PV
1256           if (moveCountPruning && !formerPv)
1257               r++;
1258
1259           // Decrease reduction if opponent's move count is high (~5 Elo)
1260           if ((ss-1)->moveCount > 13)
1261               r--;
1262
1263           // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~3 Elo)
1264           if (singularQuietLMR)
1265               r--;
1266
1267           if (captureOrPromotion)
1268           {
1269               // Unless giving check, this capture is likely bad
1270               if (   !givesCheck
1271                   && ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] + 210 * depth <= alpha)
1272                   r++;
1273           }
1274           else
1275           {
1276               // Increase reduction if ttMove is a capture (~5 Elo)
1277               if (ttCapture)
1278                   r++;
1279
1280               // Increase reduction at root if failing high
1281               r += rootNode ? thisThread->failedHighCnt * thisThread->failedHighCnt * moveCount / 512 : 0;
1282
1283               // Increase reduction for cut nodes (~10 Elo)
1284               if (cutNode)
1285                   r += 2;
1286
1287               // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
1288               // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
1289               // hence break make_move(). (~2 Elo)
1290               else if (    type_of(move) == NORMAL
1291                        && !pos.see_ge(reverse_move(move)))
1292                   r -= 2 + ss->ttPv - (type_of(movedPiece) == PAWN);
1293
1294               ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1295                              + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1296                              + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1297                              + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1298                              - 4741;
1299
1300               // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score (~10 Elo)
1301               if (ss->statScore >= -89 && (ss-1)->statScore < -116)
1302                   r--;
1303
1304               else if ((ss-1)->statScore >= -112 && ss->statScore < -100)
1305                   r++;
1306
1307               // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1308               // If we are not in check use statScore, but if we are in check we use
1309               // the sum of main history and first continuation history with an offset.
1310               if (ss->inCheck)
1311                   r -= (thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1312                      + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] - 3833) / 16384;
1313               else
1314                   r -= ss->statScore / 14790;
1315           }
1316
1317           // In general we want to cap the LMR depth search at newDepth. But for nodes
1318           // close to the principal variation the cap is at (newDepth + 1), which will
1319           // allow these nodes to be searched deeper than the pv (up to 4 plies deeper).
1320           Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth + ((ss+1)->distanceFromPv <= 4));
1321
1322           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1323
1324           // If the son is reduced and fails high it will be re-searched at full depth
1325           doFullDepthSearch = value > alpha && d < newDepth;
1326           didLMR = true;
1327       }
1328       else
1329       {
1330           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1331           didLMR = false;
1332       }
1333
1334       // Step 17. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1335       if (doFullDepthSearch)
1336       {
1337           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1338
1339           // If the move passed LMR update its stats
1340           if (didLMR && !captureOrPromotion)
1341           {
1342               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1343                                         : -stat_bonus(newDepth);
1344
1345               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1346           }
1347       }
1348
1349       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1350       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1351       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1352       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1353       {
1354           (ss+1)->pv = pv;
1355           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1356
1357           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha,
1358                               std::min(maxNextDepth, newDepth), false);
1359       }
1360
1361       // Step 18. Undo move
1362       pos.undo_move(move);
1363
1364       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1365
1366       // Step 19. Check for a new best move
1367       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1368       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1369       // updating best move, PV and TT.
1370       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1371           return VALUE_ZERO;
1372
1373       if (rootNode)
1374       {
1375           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1376                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1377
1378           // PV move or new best move?
1379           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1380           {
1381               rm.score = value;
1382               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1383               rm.pv.resize(1);
1384
1385               assert((ss+1)->pv);
1386
1387               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1388                   rm.pv.push_back(*m);
1389
1390               // We record how often the best move has been changed in each
1391               // iteration. This information is used for time management and LMR
1392               if (moveCount > 1)
1393                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1394           }
1395           else
1396               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1397               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1398               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1399               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1400       }
1401
1402       if (value > bestValue)
1403       {
1404           bestValue = value;
1405
1406           if (value > alpha)
1407           {
1408               bestMove = move;
1409
1410               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1411                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1412
1413               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1414                   alpha = value;
1415               else
1416               {
1417                   assert(value >= beta); // Fail high
1418                   ss->statScore = 0;
1419                   break;
1420               }
1421           }
1422       }
1423
1424       // If the move is worse than some previously searched move, remember it to update its stats later
1425       if (move != bestMove)
1426       {
1427           if (captureOrPromotion && captureCount < 32)
1428               capturesSearched[captureCount++] = move;
1429
1430           else if (!captureOrPromotion && quietCount < 64)
1431               quietsSearched[quietCount++] = move;
1432       }
1433     }
1434
1435     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1436     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1437     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1438     /*
1439        if (Threads.stop)
1440         return VALUE_DRAW;
1441     */
1442
1443     // Step 20. Check for mate and stalemate
1444     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1445     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1446     // return a fail low score.
1447
1448     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1449
1450     if (!moveCount)
1451         bestValue = excludedMove ? alpha
1452                    :     ss->inCheck ? mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1453
1454     // If there is a move which produces search value greater than alpha we update stats of searched moves
1455     else if (bestMove)
1456         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1457                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1458
1459     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1460     else if (   (depth >= 3 || PvNode)
1461              && !priorCapture)
1462         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth));
1463
1464     if (PvNode)
1465         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1466
1467     // If no good move is found and the previous position was ttPv, then the previous
1468     // opponent move is probably good and the new position is added to the search tree.
1469     if (bestValue <= alpha)
1470         ss->ttPv = ss->ttPv || ((ss-1)->ttPv && depth > 3);
1471     // Otherwise, a counter move has been found and if the position is the last leaf
1472     // in the search tree, remove the position from the search tree.
1473     else if (depth > 3)
1474         ss->ttPv = ss->ttPv && (ss+1)->ttPv;
1475
1476     // Write gathered information in transposition table
1477     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1478         Cluster::save(thisThread, tte,
1479                       posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ss->ttPv,
1480                       bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1481                       PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1482                       depth, bestMove, ss->staticEval);
1483
1484     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1485
1486     return bestValue;
1487   }
1488
1489
1490   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1491   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1492   template <NodeType NT>
1493   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1494
1495     constexpr bool PvNode = NT == PV;
1496
1497     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1498     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1499     assert(depth <= 0);
1500
1501     Move pv[MAX_PLY+1];
1502     StateInfo st;
1503     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
1504
1505     TTEntry* tte;
1506     Key posKey;
1507     Move ttMove, move, bestMove;
1508     Depth ttDepth;
1509     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1510     bool pvHit, givesCheck, captureOrPromotion;
1511     int moveCount;
1512
1513     if (PvNode)
1514     {
1515         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1516         (ss+1)->pv = pv;
1517         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1518     }
1519
1520     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1521     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
1522     bestMove = MOVE_NONE;
1523     ss->inCheck = pos.checkers();
1524     moveCount = 0;
1525
1526     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1527     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1528         || ss->ply >= MAX_PLY)
1529         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1530
1531     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1532
1533     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1534     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1535     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1536     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1537                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1538     // Transposition table lookup
1539     posKey = pos.key();
1540     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
1541     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1542     ttMove = ss->ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1543     pvHit = ss->ttHit && tte->is_pv();
1544
1545     if (  !PvNode
1546         && ss->ttHit
1547         && tte->depth() >= ttDepth
1548         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1549         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1550                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
1551         return ttValue;
1552
1553     // Evaluate the position statically
1554     if (ss->inCheck)
1555     {
1556         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1557         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1558     }
1559     else
1560     {
1561         if (ss->ttHit)
1562         {
1563             // Never assume anything about values stored in TT
1564             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1565                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1566
1567             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1568             if (    ttValue != VALUE_NONE
1569                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1570                 bestValue = ttValue;
1571         }
1572         else
1573             // In case of null move search use previous static eval with a different sign
1574             // and addition of two tempos
1575             ss->staticEval = bestValue =
1576             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1577                                              : -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
1578
1579         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1580         if (bestValue >= beta)
1581         {
1582             // Save gathered info in transposition table
1583             if (!ss->ttHit)
1584                 Cluster::save(thisThread, tte,
1585                               posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1586                               DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1587
1588             return bestValue;
1589         }
1590
1591         if (PvNode && bestValue > alpha)
1592             alpha = bestValue;
1593
1594         futilityBase = bestValue + 155;
1595     }
1596
1597     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1598                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1599                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1600
1601     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1602     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1603     // queen and checking knight promotions, and other checks(only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1604     // will be generated.
1605     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1606                                       &thisThread->captureHistory,
1607                                       contHist,
1608                                       to_sq((ss-1)->currentMove));
1609
1610     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1611     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1612     {
1613       assert(is_ok(move));
1614
1615       givesCheck = pos.gives_check(move);
1616       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1617
1618       moveCount++;
1619
1620       // Futility pruning and moveCount pruning
1621       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1622           && !givesCheck
1623           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1624           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1625       {
1626
1627           if (moveCount > 2)
1628               continue;
1629
1630           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1631
1632           if (futilityValue <= alpha)
1633           {
1634               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1635               continue;
1636           }
1637
1638           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1639           {
1640               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1641               continue;
1642           }
1643       }
1644
1645       // Do not search moves with negative SEE values
1646       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1647           && !pos.see_ge(move))
1648           continue;
1649
1650       // Speculative prefetch as early as possible
1651       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1652
1653       // Check for legality just before making the move
1654       if (!pos.legal(move))
1655       {
1656           moveCount--;
1657           continue;
1658       }
1659
1660       ss->currentMove = move;
1661       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1662                                                                 [captureOrPromotion]
1663                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1664                                                                 [to_sq(move)];
1665
1666       // CounterMove based pruning
1667       if (  !captureOrPromotion
1668           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1669           && (*contHist[0])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1670           && (*contHist[1])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1671           continue;
1672
1673       // Make and search the move
1674       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1675       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1676       pos.undo_move(move);
1677
1678       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1679
1680       // Check for a new best move
1681       if (value > bestValue)
1682       {
1683           bestValue = value;
1684
1685           if (value > alpha)
1686           {
1687               bestMove = move;
1688
1689               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1690                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1691
1692               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1693                   alpha = value;
1694               else
1695                   break; // Fail high
1696           }
1697        }
1698     }
1699
1700     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1701     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1702     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1703     {
1704         assert(!MoveList<LEGAL>(pos).size());
1705
1706         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1707     }
1708
1709     // Save gathered info in transposition table
1710     Cluster::save(thisThread, tte,
1711                   posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1712                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1713                   PvNode && bestValue > oldAlpha  ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1714                   ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1715
1716     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1717
1718     return bestValue;
1719   }
1720
1721
1722   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1723   // "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1724   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1725
1726   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1727
1728     assert(v != VALUE_NONE);
1729
1730     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1731           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1732   }
1733
1734
1735   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1736   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1737   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root". However,
1738   // for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1739   // and the graph history interaction, we return an optimal TB score instead.
1740
1741   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1742
1743     if (v == VALUE_NONE)
1744         return VALUE_NONE;
1745
1746     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1747     {
1748         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1749             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1750
1751         return v - ply;
1752     }
1753
1754     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1755     {
1756         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1757             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1758
1759         return v + ply;
1760     }
1761
1762     return v;
1763   }
1764
1765
1766   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1767
1768   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1769
1770     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1771         *pv++ = *childPv++;
1772     *pv = MOVE_NONE;
1773   }
1774
1775
1776   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1777
1778   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1779                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1780
1781     int bonus1, bonus2;
1782     Color us = pos.side_to_move();
1783     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1784     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1785     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1786     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1787
1788     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1789     bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1                                 // larger bonus
1790                                             : std::min(bonus1, stat_bonus(depth));   // smaller bonus
1791
1792     if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1793     {
1794         // Increase stats for the best move in case it was a quiet move
1795         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2, depth);
1796
1797         // Decrease stats for all non-best quiet moves
1798         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1799         {
1800             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1801             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1802         }
1803     }
1804     else
1805         // Increase stats for the best move in case it was a capture move
1806         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1807
1808     // Extra penalty for a quiet early move that was not a TT move or
1809     // main killer move in previous ply when it gets refuted.
1810     if (   ((ss-1)->moveCount == 1 + (ss-1)->ttHit || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1811         && !pos.captured_piece())
1812             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1813
1814     // Decrease stats for all non-best capture moves
1815     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1816     {
1817         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1818         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1819         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1820     }
1821   }
1822
1823
1824   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1825   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1826
1827   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1828
1829     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1830     {
1831         // Only update first 2 continuation histories if we are in check
1832         if (ss->inCheck && i > 2)
1833             break;
1834         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1835             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1836     }
1837   }
1838
1839
1840   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1841
1842   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth) {
1843
1844     // Update killers
1845     if (ss->killers[0] != move)
1846     {
1847         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1848         ss->killers[0] = move;
1849     }
1850
1851     Color us = pos.side_to_move();
1852     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1853     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1854     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1855
1856     // Penalty for reversed move in case of moved piece not being a pawn
1857     if (type_of(pos.moved_piece(move)) != PAWN)
1858         thisThread->mainHistory[us][from_to(reverse_move(move))] << -bonus;
1859
1860     // Update countermove history
1861     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1862     {
1863         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1864         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1865     }
1866
1867     // Update low ply history
1868     if (depth > 11 && ss->ply < MAX_LPH)
1869         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply][from_to(move)] << stat_bonus(depth - 7);
1870   }
1871
1872   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1873   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1874
1875   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1876
1877     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1878     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1879
1880     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1881     Value topScore = rootMoves[0].score;
1882     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1883     int weakness = 120 - 2 * level;
1884     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1885
1886     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1887     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1888     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1889     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1890     {
1891         // This is our magic formula
1892         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1893                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1894
1895         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1896         {
1897             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1898             best = rootMoves[i].pv[0];
1899         }
1900     }
1901
1902     return best;
1903   }
1904
1905 } // namespace
1906
1907
1908 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1909 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1910
1911 void MainThread::check_time() {
1912
1913   if (--callsCnt > 0)
1914       return;
1915
1916   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1917   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1918
1919   static TimePoint lastInfoTime = now();
1920
1921   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1922   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1923
1924   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1925   {
1926       lastInfoTime = tick;
1927       dbg_print();
1928   }
1929
1930   // poll on MPI signals
1931   Cluster::signals_poll();
1932
1933   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1934   if (ponder)
1935       return;
1936
1937   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1938       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1939       || (Limits.nodes && Cluster::nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1940       Threads.stop = true;
1941 }
1942
1943
1944 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1945 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1946
1947 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1948
1949   std::stringstream ss;
1950   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1951   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1952   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1953   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1954   uint64_t nodesSearched = Cluster::nodes_searched();
1955   uint64_t tbHits = Cluster::tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1956
1957   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1958   {
1959       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1960
1961       if (depth == 1 && !updated && i > 0)
1962           continue;
1963
1964       Depth d = updated ? depth : std::max(1, depth - 1);
1965       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1966
1967       if (v == -VALUE_INFINITE)
1968           v = VALUE_ZERO;
1969
1970       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1971       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1972
1973       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1974           ss << "\n";
1975
1976       ss << "info"
1977          << " depth "    << d
1978          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1979          << " multipv "  << i + 1
1980          << " score "    << UCI::value(v);
1981
1982       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1983           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1984
1985       if (!tb && i == pvIdx)
1986           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1987
1988       ss << " nodes "    << nodesSearched
1989          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1990
1991       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1992           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1993
1994       ss << " tbhits "   << tbHits
1995          << " time "     << elapsed
1996          << " pv";
1997
1998       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1999           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
2000   }
2001
2002   return ss.str();
2003 }
2004
2005
2006 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
2007 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
2008 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
2009 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
2010
2011 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
2012
2013     StateInfo st;
2014     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
2015
2016     bool ttHit;
2017
2018     assert(pv.size() == 1);
2019
2020     if (pv[0] == MOVE_NONE)
2021         return false;
2022
2023     pos.do_move(pv[0], st);
2024     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
2025
2026     if (ttHit)
2027     {
2028         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
2029         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
2030             pv.push_back(m);
2031     }
2032
2033     pos.undo_move(pv[0]);
2034     return pv.size() > 1;
2035 }
2036
2037 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
2038
2039     RootInTB = false;
2040     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
2041     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
2042     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
2043     bool dtz_available = true;
2044
2045     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
2046     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
2047     if (Cardinality > MaxCardinality)
2048     {
2049         Cardinality = MaxCardinality;
2050         ProbeDepth = 0;
2051     }
2052
2053     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
2054     {
2055         // Rank moves using DTZ tables
2056         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
2057
2058         if (!RootInTB)
2059         {
2060             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
2061             dtz_available = false;
2062             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
2063         }
2064     }
2065
2066     if (RootInTB)
2067     {
2068         // Sort moves according to TB rank
2069         std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
2070                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
2071
2072         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
2073         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
2074             Cardinality = 0;
2075     }
2076     else
2077     {
2078         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
2079         for (auto& m : rootMoves)
2080             m.tbRank = 0;
2081     }
2082 }
2083
2084 } // namespace Stockfish