12c32194eb95436726f0c484f7cdd2988a65b20e
[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 "evaluate.h"
27 #include "misc.h"
28 #include "movegen.h"
29 #include "movepick.h"
30 #include "position.h"
31 #include "search.h"
32 #include "thread.h"
33 #include "timeman.h"
34 #include "tt.h"
35 #include "uci.h"
36 #include "syzygy/tbprobe.h"
37
38 namespace Search {
39
40   LimitsType Limits;
41 }
42
43 namespace Tablebases {
44
45   int Cardinality;
46   bool RootInTB;
47   bool UseRule50;
48   Depth ProbeDepth;
49 }
50
51 namespace TB = Tablebases;
52
53 using std::string;
54 using Eval::evaluate;
55 using namespace Search;
56
57 namespace {
58
59   // Different node types, used as a template parameter
60   enum NodeType { NonPV, PV };
61
62   constexpr uint64_t TtHitAverageWindow     = 4096;
63   constexpr uint64_t TtHitAverageResolution = 1024;
64
65   // Razor and futility margins
66   constexpr int RazorMargin = 510;
67   Value futility_margin(Depth d, bool improving) {
68     return Value(223 * (d - improving));
69   }
70
71   // Reductions lookup table, initialized at startup
72   int Reductions[MAX_MOVES]; // [depth or moveNumber]
73
74   Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
75     int r = Reductions[d] * Reductions[mn];
76     return (r + 509) / 1024 + (!i && r > 894);
77   }
78
79   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
80     return (3 + depth * depth) / (2 - improving);
81   }
82
83   // History and stats update bonus, based on depth
84   int stat_bonus(Depth d) {
85     return d > 13 ? 29 : 17 * d * d + 134 * d - 134;
86   }
87
88   // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3fold-blindness
89   Value value_draw(Thread* thisThread) {
90     return VALUE_DRAW + Value(2 * (thisThread->nodes & 1) - 1);
91   }
92
93   // Skill structure is used to implement strength limit
94   struct Skill {
95     explicit Skill(int l) : level(l) {}
96     bool enabled() const { return level < 20; }
97     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + level; }
98     Move pick_best(size_t multiPV);
99
100     int level;
101     Move best = MOVE_NONE;
102   };
103
104   // Breadcrumbs are used to mark nodes as being searched by a given thread
105   struct Breadcrumb {
106     std::atomic<Thread*> thread;
107     std::atomic<Key> key;
108   };
109   std::array<Breadcrumb, 1024> breadcrumbs;
110
111   // ThreadHolding structure keeps track of which thread left breadcrumbs at the given
112   // node for potential reductions. A free node will be marked upon entering the moves
113   // loop by the constructor, and unmarked upon leaving that loop by the destructor.
114   struct ThreadHolding {
115     explicit ThreadHolding(Thread* thisThread, Key posKey, int ply) {
116        location = ply < 8 ? &breadcrumbs[posKey & (breadcrumbs.size() - 1)] : nullptr;
117        otherThread = false;
118        owning = false;
119        if (location)
120        {
121           // See if another already marked this location, if not, mark it ourselves
122           Thread* tmp = (*location).thread.load(std::memory_order_relaxed);
123           if (tmp == nullptr)
124           {
125               (*location).thread.store(thisThread, std::memory_order_relaxed);
126               (*location).key.store(posKey, std::memory_order_relaxed);
127               owning = true;
128           }
129           else if (   tmp != thisThread
130                    && (*location).key.load(std::memory_order_relaxed) == posKey)
131               otherThread = true;
132        }
133     }
134
135     ~ThreadHolding() {
136        if (owning) // Free the marked location
137            (*location).thread.store(nullptr, std::memory_order_relaxed);
138     }
139
140     bool marked() { return otherThread; }
141
142     private:
143     Breadcrumb* location;
144     bool otherThread, owning;
145   };
146
147   template <NodeType NT>
148   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
149
150   template <NodeType NT>
151   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
152
153   Value value_to_tt(Value v, int ply);
154   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c);
155   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
156   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
157   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth);
158   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
159                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth);
160
161   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
162   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
163   template<bool Root>
164   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
165
166     StateInfo st;
167     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
168
169     uint64_t cnt, nodes = 0;
170     const bool leaf = (depth == 2);
171
172     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
173     {
174         if (Root && depth <= 1)
175             cnt = 1, nodes++;
176         else
177         {
178             pos.do_move(m, st);
179             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - 1);
180             nodes += cnt;
181             pos.undo_move(m);
182         }
183         if (Root)
184             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
185     }
186     return nodes;
187   }
188
189 } // namespace
190
191
192 /// Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
193
194 void Search::init() {
195
196   for (int i = 1; i < MAX_MOVES; ++i)
197       Reductions[i] = int((22.0 + 2 * std::log(Threads.size())) * std::log(i + 0.25 * std::log(i)));
198 }
199
200
201 /// Search::clear() resets search state to its initial value
202
203 void Search::clear() {
204
205   Threads.main()->wait_for_search_finished();
206
207   Time.availableNodes = 0;
208   TT.clear();
209   Threads.clear();
210   Tablebases::init(Options["SyzygyPath"]); // Free mapped files
211 }
212
213
214 /// MainThread::search() is started when the program receives the UCI 'go'
215 /// command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
216
217 void MainThread::search() {
218
219   if (Limits.perft)
220   {
221       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft);
222       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
223       return;
224   }
225
226   Color us = rootPos.side_to_move();
227   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
228   TT.new_search();
229
230   Eval::NNUE::verify();
231
232   if (rootMoves.empty())
233   {
234       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
235       sync_cout << "info depth 0 score "
236                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
237                 << sync_endl;
238   }
239   else
240   {
241       Threads.start_searching(); // start non-main threads
242       Thread::search();          // main thread start searching
243   }
244
245   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
246   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
247   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
248   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
249   // until the GUI sends one of those commands.
250
251   while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
252   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
253
254   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
255   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
256   Threads.stop = true;
257
258   // Wait until all threads have finished
259   Threads.wait_for_search_finished();
260
261   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
262   // the available ones before exiting.
263   if (Limits.npmsec)
264       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
265
266   Thread* bestThread = this;
267
268   if (   int(Options["MultiPV"]) == 1
269       && !Limits.depth
270       && !(Skill(Options["Skill Level"]).enabled() || int(Options["UCI_LimitStrength"]))
271       && rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
272       bestThread = Threads.get_best_thread();
273
274   bestPreviousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
275
276   // Send again PV info if we have a new best thread
277   if (bestThread != this)
278       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE) << sync_endl;
279
280   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
281
282   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
283       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
284
285   std::cout << sync_endl;
286 }
287
288
289 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
290 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
291 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
292
293 void Thread::search() {
294
295   // To allow access to (ss-7) up to (ss+2), the stack must be oversized.
296   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
297   // which accesses its argument at ss-6, also near the root.
298   // The latter is needed for statScores and killer initialization.
299   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
300   Move  pv[MAX_PLY+1];
301   Value bestValue, alpha, beta, delta;
302   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
303   Depth lastBestMoveDepth = 0;
304   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
305   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
306   Color us = rootPos.side_to_move();
307   int iterIdx = 0;
308
309   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
310   for (int i = 7; i > 0; i--)
311       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
312
313   ss->pv = pv;
314
315   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
316   beta = VALUE_INFINITE;
317
318   if (mainThread)
319   {
320       if (mainThread->bestPreviousScore == VALUE_INFINITE)
321           for (int i = 0; i < 4; ++i)
322               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
323       else
324           for (int i = 0; i < 4; ++i)
325               mainThread->iterValue[i] = mainThread->bestPreviousScore;
326   }
327
328   std::copy(&lowPlyHistory[2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, &lowPlyHistory[0][0]);
329   std::fill(&lowPlyHistory[MAX_LPH - 2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, 0);
330
331   size_t multiPV = size_t(Options["MultiPV"]);
332
333   // Pick integer skill levels, but non-deterministically round up or down
334   // such that the average integer skill corresponds to the input floating point one.
335   // UCI_Elo is converted to a suitable fractional skill level, using anchoring
336   // to CCRL Elo (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo
337   // for match (TC 60+0.6) results spanning a wide range of k values.
338   PRNG rng(now());
339   double floatLevel = Options["UCI_LimitStrength"] ?
340                       std::clamp(std::pow((Options["UCI_Elo"] - 1346.6) / 143.4, 1 / 0.806), 0.0, 20.0) :
341                         double(Options["Skill Level"]);
342   int intLevel = int(floatLevel) +
343                  ((floatLevel - int(floatLevel)) * 1024 > rng.rand<unsigned>() % 1024  ? 1 : 0);
344   Skill skill(intLevel);
345
346   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
347   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
348   if (skill.enabled())
349       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
350
351   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
352   ttHitAverage = TtHitAverageWindow * TtHitAverageResolution / 2;
353
354   int ct = int(Options["Contempt"]) * PawnValueEg / 100; // From centipawns
355
356   // In analysis mode, adjust contempt in accordance with user preference
357   if (Limits.infinite || Options["UCI_AnalyseMode"])
358       ct =  Options["Analysis Contempt"] == "Off"  ? 0
359           : Options["Analysis Contempt"] == "Both" ? ct
360           : Options["Analysis Contempt"] == "White" && us == BLACK ? -ct
361           : Options["Analysis Contempt"] == "Black" && us == WHITE ? -ct
362           : ct;
363
364   // Evaluation score is from the white point of view
365   contempt = (us == WHITE ?  make_score(ct, ct / 2)
366                           : -make_score(ct, ct / 2));
367
368   int searchAgainCounter = 0;
369
370   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
371   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
372          && !Threads.stop
373          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth > Limits.depth))
374   {
375       // Age out PV variability metric
376       if (mainThread)
377           totBestMoveChanges /= 2;
378
379       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
380       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
381       for (RootMove& rm : rootMoves)
382           rm.previousScore = rm.score;
383
384       size_t pvFirst = 0;
385       pvLast = 0;
386
387       if (!Threads.increaseDepth)
388          searchAgainCounter++;
389
390       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
391       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
392       {
393           if (pvIdx == pvLast)
394           {
395               pvFirst = pvLast;
396               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
397                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
398                       break;
399           }
400
401           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
402           selDepth = 0;
403
404           // Reset aspiration window starting size
405           if (rootDepth >= 4)
406           {
407               Value prev = rootMoves[pvIdx].previousScore;
408               delta = Value(17);
409               alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
410               beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
411
412               // Adjust contempt based on root move's previousScore (dynamic contempt)
413               int dct = ct + (105 - ct / 2) * prev / (abs(prev) + 149);
414
415               contempt = (us == WHITE ?  make_score(dct, dct / 2)
416                                       : -make_score(dct, dct / 2));
417           }
418
419           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
420           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
421           // high/low anymore.
422           failedHighCnt = 0;
423           while (true)
424           {
425               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - searchAgainCounter);
426               bestValue = ::search<PV>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
427
428               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
429               // is done with a stable algorithm because all the values but the
430               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
431               // and we want to keep the same order for all the moves except the
432               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
433               // search the already searched PV lines are preserved.
434               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
435
436               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
437               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
438               // the previous iteration.
439               if (Threads.stop)
440                   break;
441
442               // When failing high/low give some update (without cluttering
443               // the UI) before a re-search.
444               if (   mainThread
445                   && multiPV == 1
446                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
447                   && Time.elapsed() > 3000)
448                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
449
450               // In case of failing low/high increase aspiration window and
451               // re-search, otherwise exit the loop.
452               if (bestValue <= alpha)
453               {
454                   beta = (alpha + beta) / 2;
455                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
456
457                   failedHighCnt = 0;
458                   if (mainThread)
459                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
460               }
461               else if (bestValue >= beta)
462               {
463                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
464                   ++failedHighCnt;
465               }
466               else
467                   break;
468
469               delta += delta / 4 + 5;
470
471               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
472           }
473
474           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
475           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
476
477           if (    mainThread
478               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
479               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
480       }
481
482       if (!Threads.stop)
483           completedDepth = rootDepth;
484
485       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
486          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
487          lastBestMoveDepth = rootDepth;
488       }
489
490       // Have we found a "mate in x"?
491       if (   Limits.mate
492           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
493           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
494           Threads.stop = true;
495
496       if (!mainThread)
497           continue;
498
499       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
500       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
501           skill.pick_best(multiPV);
502
503       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
504       if (    Limits.use_time_management()
505           && !Threads.stop
506           && !mainThread->stopOnPonderhit)
507       {
508           double fallingEval = (318 + 6 * (mainThread->bestPreviousScore - bestValue)
509                                     + 6 * (mainThread->iterValue[iterIdx] - bestValue)) / 825.0;
510           fallingEval = std::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
511
512           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
513           timeReduction = lastBestMoveDepth + 9 < completedDepth ? 1.92 : 0.95;
514           double reduction = (1.47 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.32 * timeReduction);
515
516           // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
517           for (Thread* th : Threads)
518           {
519               totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
520               th->bestMoveChanges = 0;
521           }
522           double bestMoveInstability = 1 + 2 * totBestMoveChanges / Threads.size();
523
524           double totalTime = rootMoves.size() == 1 ? 0 :
525                              Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability;
526
527           // Stop the search if we have exceeded the totalTime, at least 1ms search
528           if (Time.elapsed() > totalTime)
529           {
530               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
531               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
532               if (mainThread->ponder)
533                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
534               else
535                   Threads.stop = true;
536           }
537           else if (   Threads.increaseDepth
538                    && !mainThread->ponder
539                    && Time.elapsed() > totalTime * 0.58)
540                    Threads.increaseDepth = false;
541           else
542                    Threads.increaseDepth = true;
543       }
544
545       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
546       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
547   }
548
549   if (!mainThread)
550       return;
551
552   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
553
554   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
555   if (skill.enabled())
556       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
557                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
558 }
559
560
561 namespace {
562
563   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
564
565   template <NodeType NT>
566   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
567
568     constexpr bool PvNode = NT == PV;
569     const bool rootNode = PvNode && ss->ply == 0;
570     const Depth maxNextDepth = rootNode ? depth : depth + 1;
571
572     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
573     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
574     if (   pos.rule50_count() >= 3
575         && alpha < VALUE_DRAW
576         && !rootNode
577         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
578     {
579         alpha = value_draw(pos.this_thread());
580         if (alpha >= beta)
581             return alpha;
582     }
583
584     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
585     if (depth <= 0)
586         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
587
588     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
589     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
590     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
591     assert(!(PvNode && cutNode));
592
593     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
594     StateInfo st;
595     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
596
597     TTEntry* tte;
598     Key posKey;
599     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
600     Depth extension, newDepth;
601     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue, probCutBeta;
602     bool formerPv, givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
603     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning,
604          ttCapture, singularQuietLMR;
605     Piece movedPiece;
606     int moveCount, captureCount, quietCount;
607
608     // Step 1. Initialize node
609     Thread* thisThread = pos.this_thread();
610     ss->inCheck = pos.checkers();
611     priorCapture = pos.captured_piece();
612     Color us = pos.side_to_move();
613     moveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
614     bestValue = -VALUE_INFINITE;
615     maxValue = VALUE_INFINITE;
616
617     // Check for the available remaining time
618     if (thisThread == Threads.main())
619         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
620
621     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
622     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
623         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
624
625     if (!rootNode)
626     {
627         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
628         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
629             || pos.is_draw(ss->ply)
630             || ss->ply >= MAX_PLY)
631             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
632                                                         : value_draw(pos.this_thread());
633
634         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
635         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
636         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
637         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
638         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
639         // mate. In this case return a fail-high score.
640         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
641         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
642         if (alpha >= beta)
643             return alpha;
644     }
645
646     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
647
648     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
649     (ss+1)->ttPv = false;
650     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
651     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
652     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
653
654     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
655     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
656     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
657     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
658     // LMR which are based on the statScore of parent position.
659     if (!rootNode)
660         (ss+2)->statScore = 0;
661
662     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
663     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
664     // position key in case of an excluded move.
665     excludedMove = ss->excludedMove;
666     posKey = excludedMove == MOVE_NONE ? pos.key() : pos.key() ^ make_key(excludedMove);
667     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
668     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
669     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
670             : ss->ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
671     if (!excludedMove)
672         ss->ttPv = PvNode || (ss->ttHit && tte->is_pv());
673     formerPv = ss->ttPv && !PvNode;
674
675     if (   ss->ttPv
676         && depth > 12
677         && ss->ply - 1 < MAX_LPH
678         && !priorCapture
679         && is_ok((ss-1)->currentMove))
680         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply - 1][from_to((ss-1)->currentMove)] << stat_bonus(depth - 5);
681
682     // thisThread->ttHitAverage can be used to approximate the running average of ttHit
683     thisThread->ttHitAverage =   (TtHitAverageWindow - 1) * thisThread->ttHitAverage / TtHitAverageWindow
684                                 + TtHitAverageResolution * ss->ttHit;
685
686     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
687     if (  !PvNode
688         && ss->ttHit
689         && tte->depth() >= depth
690         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
691         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
692                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
693     {
694         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
695         if (ttMove)
696         {
697             if (ttValue >= beta)
698             {
699                 if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
700                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth), depth);
701
702                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply
703                 if ((ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
704                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
705             }
706             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
707             else if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
708             {
709                 int penalty = -stat_bonus(depth);
710                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
711                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
712             }
713         }
714
715         if (pos.rule50_count() < 90)
716             return ttValue;
717     }
718
719     // Step 5. Tablebases probe
720     if (!rootNode && TB::Cardinality)
721     {
722         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
723
724         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
725             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
726             &&  pos.rule50_count() == 0
727             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
728         {
729             TB::ProbeState err;
730             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
731
732             // Force check of time on the next occasion
733             if (thisThread == Threads.main())
734                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
735
736             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
737             {
738                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
739
740                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
741
742                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
743                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
744                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
745                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
746
747                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
748                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
749
750                 if (    b == BOUND_EXACT
751                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
752                 {
753                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, b,
754                               std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
755                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
756
757                     return value;
758                 }
759
760                 if (PvNode)
761                 {
762                     if (b == BOUND_LOWER)
763                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
764                     else
765                         maxValue = value;
766                 }
767             }
768         }
769     }
770
771     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
772
773     // Step 6. Static evaluation of the position
774     if (ss->inCheck)
775     {
776         // Skip early pruning when in check
777         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
778         improving = false;
779         goto moves_loop;
780     }
781     else if (ss->ttHit)
782     {
783         // Never assume anything about values stored in TT
784         ss->staticEval = eval = tte->eval();
785         if (eval == VALUE_NONE)
786             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
787
788         if (eval == VALUE_DRAW)
789             eval = value_draw(thisThread);
790
791         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
792         if (    ttValue != VALUE_NONE
793             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
794             eval = ttValue;
795     }
796     else
797     {
798         if ((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL)
799             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
800         else
801             ss->staticEval = eval = -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
802
803         tte->save(posKey, VALUE_NONE, ss->ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
804     }
805
806     // Step 7. Razoring (~1 Elo)
807     if (   !rootNode // The required rootNode PV handling is not available in qsearch
808         &&  depth == 1
809         &&  eval <= alpha - RazorMargin)
810         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
811
812     improving =  (ss-2)->staticEval == VALUE_NONE
813                ? ss->staticEval > (ss-4)->staticEval || (ss-4)->staticEval == VALUE_NONE
814                : ss->staticEval > (ss-2)->staticEval;
815
816     // Step 8. Futility pruning: child node (~50 Elo)
817     if (   !PvNode
818         &&  depth < 8
819         &&  eval - futility_margin(depth, improving) >= beta
820         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN) // Do not return unproven wins
821         return eval;
822
823     // Step 9. Null move search with verification search (~40 Elo)
824     if (   !PvNode
825         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
826         && (ss-1)->statScore < 22977
827         &&  eval >= beta
828         &&  eval >= ss->staticEval
829         &&  ss->staticEval >= beta - 30 * depth - 28 * improving + 84 * ss->ttPv + 182
830         && !excludedMove
831         &&  pos.non_pawn_material(us)
832         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
833     {
834         assert(eval - beta >= 0);
835
836         // Null move dynamic reduction based on depth and value
837         Depth R = (982 + 85 * depth) / 256 + std::min(int(eval - beta) / 192, 3);
838
839         ss->currentMove = MOVE_NULL;
840         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
841
842         pos.do_null_move(st);
843
844         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
845
846         pos.undo_null_move();
847
848         if (nullValue >= beta)
849         {
850             // Do not return unproven mate or TB scores
851             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
852                 nullValue = beta;
853
854             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 13))
855                 return nullValue;
856
857             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
858
859             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
860             // for us, until ply exceeds nmpMinPly.
861             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
862             thisThread->nmpColor = us;
863
864             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
865
866             thisThread->nmpMinPly = 0;
867
868             if (v >= beta)
869                 return nullValue;
870         }
871     }
872
873     probCutBeta = beta + 176 - 49 * improving;
874
875     // Step 10. ProbCut (~10 Elo)
876     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
877     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
878     if (   !PvNode
879         &&  depth > 4
880         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
881         // if value from transposition table is lower than probCutBeta, don't attempt probCut
882         // there and in further interactions with transposition table cutoff depth is set to depth - 3
883         // because probCut search has depth set to depth - 4 but we also do a move before it
884         // so effective depth is equal to depth - 3
885         && !(   ss->ttHit
886              && tte->depth() >= depth - 3
887              && ttValue != VALUE_NONE
888              && ttValue < probCutBeta))
889     {
890         // if ttMove is a capture and value from transposition table is good enough produce probCut
891         // cutoff without digging into actual probCut search
892         if (   ss->ttHit
893             && tte->depth() >= depth - 3
894             && ttValue != VALUE_NONE
895             && ttValue >= probCutBeta
896             && ttMove
897             && pos.capture_or_promotion(ttMove))
898             return probCutBeta;
899
900         assert(probCutBeta < VALUE_INFINITE);
901         MovePicker mp(pos, ttMove, probCutBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
902         int probCutCount = 0;
903         bool ttPv = ss->ttPv;
904         ss->ttPv = false;
905
906         while (   (move = mp.next_move()) != MOVE_NONE
907                && probCutCount < 2 + 2 * cutNode)
908             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
909             {
910                 assert(pos.capture_or_promotion(move));
911                 assert(depth >= 5);
912
913                 captureOrPromotion = true;
914                 probCutCount++;
915
916                 ss->currentMove = move;
917                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
918                                                                           [captureOrPromotion]
919                                                                           [pos.moved_piece(move)]
920                                                                           [to_sq(move)];
921
922                 pos.do_move(move, st);
923
924                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
925                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1);
926
927                 // If the qsearch held, perform the regular search
928                 if (value >= probCutBeta)
929                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1, depth - 4, !cutNode);
930
931                 pos.undo_move(move);
932
933                 if (value >= probCutBeta)
934                 {
935                     // if transposition table doesn't have equal or more deep info write probCut data into it
936                     if ( !(ss->ttHit
937                        && tte->depth() >= depth - 3
938                        && ttValue != VALUE_NONE))
939                         tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ttPv,
940                             BOUND_LOWER,
941                             depth - 3, move, ss->staticEval);
942                     return value;
943                 }
944             }
945          ss->ttPv = ttPv;
946     }
947
948     // Step 11. If the position is not in TT, decrease depth by 2
949     if (   PvNode
950         && depth >= 6
951         && !ttMove)
952         depth -= 2;
953
954 moves_loop: // When in check, search starts from here
955
956     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
957                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
958                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
959
960     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
961
962     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
963                                       &thisThread->lowPlyHistory,
964                                       &captureHistory,
965                                       contHist,
966                                       countermove,
967                                       ss->killers,
968                                       ss->ply);
969
970     value = bestValue;
971     singularQuietLMR = moveCountPruning = false;
972     ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
973
974     // Mark this node as being searched
975     ThreadHolding th(thisThread, posKey, ss->ply);
976
977     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
978     // or a beta cutoff occurs.
979     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
980     {
981       assert(is_ok(move));
982
983       if (move == excludedMove)
984           continue;
985
986       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
987       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
988       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
989       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
990       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
991                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
992           continue;
993
994       // Check for legality
995       if (!rootNode && !pos.legal(move))
996           continue;
997
998       ss->moveCount = ++moveCount;
999
1000       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
1001           sync_cout << "info depth " << depth
1002                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
1003                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
1004       if (PvNode)
1005           (ss+1)->pv = nullptr;
1006
1007       extension = 0;
1008       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1009       movedPiece = pos.moved_piece(move);
1010       givesCheck = pos.gives_check(move);
1011
1012       // Calculate new depth for this move
1013       newDepth = depth - 1;
1014
1015       // Step 13. Pruning at shallow depth (~200 Elo)
1016       if (  !rootNode
1017           && pos.non_pawn_material(us)
1018           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
1019       {
1020           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold
1021           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
1022
1023           // Reduced depth of the next LMR search
1024           int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount), 0);
1025
1026           if (   !captureOrPromotion
1027               && !givesCheck)
1028           {
1029               // Countermoves based pruning (~20 Elo)
1030               if (   lmrDepth < 4 + ((ss-1)->statScore > 0 || (ss-1)->moveCount == 1)
1031                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1032                   && (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1033                   continue;
1034
1035               // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
1036               if (   lmrDepth < 7
1037                   && !ss->inCheck
1038                   && ss->staticEval + 283 + 170 * lmrDepth <= alpha
1039                   &&  (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1040                     + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1041                     + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1042                     + (*contHist[5])[movedPiece][to_sq(move)] / 2 < 27376)
1043                   continue;
1044
1045               // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
1046               if (!pos.see_ge(move, Value(-(29 - std::min(lmrDepth, 18)) * lmrDepth * lmrDepth)))
1047                   continue;
1048           }
1049           else
1050           {
1051               // Capture history based pruning when the move doesn't give check
1052               if (   !givesCheck
1053                   && lmrDepth < 1
1054                   && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] < 0)
1055                   continue;
1056
1057               // See based pruning
1058               if (!pos.see_ge(move, Value(-221) * depth)) // (~25 Elo)
1059                   continue;
1060           }
1061       }
1062
1063       // Step 14. Extensions (~75 Elo)
1064
1065       // Singular extension search (~70 Elo). If all moves but one fail low on a
1066       // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1067       // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1068       // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1069       // result is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove.
1070       if (    depth >= 7
1071           &&  move == ttMove
1072           && !rootNode
1073           && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1074        /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1075           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1076           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1077           &&  tte->depth() >= depth - 3)
1078       {
1079           Value singularBeta = ttValue - ((formerPv + 4) * depth) / 2;
1080           Depth singularDepth = (depth - 1 + 3 * formerPv) / 2;
1081           ss->excludedMove = move;
1082           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1083           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1084
1085           if (value < singularBeta)
1086           {
1087               extension = 1;
1088               singularQuietLMR = !ttCapture;
1089           }
1090
1091           // Multi-cut pruning
1092           // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1093           // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1094           // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1095           // a soft bound.
1096           else if (singularBeta >= beta)
1097               return singularBeta;
1098
1099           // If the eval of ttMove is greater than beta we try also if there is another
1100           // move that pushes it over beta, if so also produce a cutoff.
1101           else if (ttValue >= beta)
1102           {
1103               ss->excludedMove = move;
1104               value = search<NonPV>(pos, ss, beta - 1, beta, (depth + 3) / 2, cutNode);
1105               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1106
1107               if (value >= beta)
1108                   return beta;
1109           }
1110       }
1111
1112       // Check extension (~2 Elo)
1113       else if (    givesCheck
1114                && (pos.is_discovery_check_on_king(~us, move) || pos.see_ge(move)))
1115           extension = 1;
1116
1117       // Last captures extension
1118       else if (   PieceValue[EG][pos.captured_piece()] > PawnValueEg
1119                && pos.non_pawn_material() <= 2 * RookValueMg)
1120           extension = 1;
1121
1122       // Late irreversible move extension
1123       if (   move == ttMove
1124           && pos.rule50_count() > 80
1125           && (captureOrPromotion || type_of(movedPiece) == PAWN))
1126           extension = 2;
1127
1128       // Add extension to new depth
1129       newDepth += extension;
1130
1131       // Speculative prefetch as early as possible
1132       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1133
1134       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1135       ss->currentMove = move;
1136       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1137                                                                 [captureOrPromotion]
1138                                                                 [movedPiece]
1139                                                                 [to_sq(move)];
1140
1141       // Step 15. Make the move
1142       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1143
1144       // Step 16. Reduced depth search (LMR, ~200 Elo). If the move fails high it will be
1145       // re-searched at full depth.
1146       if (    depth >= 3
1147           &&  moveCount > 1 + 2 * rootNode
1148           && (  !captureOrPromotion
1149               || moveCountPruning
1150               || ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] <= alpha
1151               || cutNode
1152               || thisThread->ttHitAverage < 427 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024))
1153       {
1154           Depth r = reduction(improving, depth, moveCount);
1155
1156           // Decrease reduction if the ttHit running average is large
1157           if (thisThread->ttHitAverage > 509 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024)
1158               r--;
1159
1160           // Reduction if other threads are searching this position
1161           if (th.marked())
1162               r++;
1163
1164           // Decrease reduction if position is or has been on the PV (~10 Elo)
1165           if (ss->ttPv)
1166               r -= 2;
1167
1168           if (moveCountPruning && !formerPv)
1169               r++;
1170
1171           // Decrease reduction if opponent's move count is high (~5 Elo)
1172           if ((ss-1)->moveCount > 13)
1173               r--;
1174
1175           // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~3 Elo)
1176           if (singularQuietLMR)
1177               r--;
1178
1179           if (!captureOrPromotion)
1180           {
1181               // Increase reduction if ttMove is a capture (~5 Elo)
1182               if (ttCapture)
1183                   r++;
1184
1185               // Increase reduction at root if failing high
1186               r += rootNode ? thisThread->failedHighCnt * thisThread->failedHighCnt * moveCount / 512 : 0;
1187
1188               // Increase reduction for cut nodes (~10 Elo)
1189               if (cutNode)
1190                   r += 2;
1191
1192               // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
1193               // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
1194               // hence break make_move(). (~2 Elo)
1195               else if (    type_of(move) == NORMAL
1196                        && !pos.see_ge(reverse_move(move)))
1197                   r -= 2 + ss->ttPv - (type_of(movedPiece) == PAWN);
1198
1199               ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1200                              + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1201                              + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1202                              + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1203                              - 5287;
1204
1205               // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score (~10 Elo)
1206               if (ss->statScore >= -106 && (ss-1)->statScore < -104)
1207                   r--;
1208
1209               else if ((ss-1)->statScore >= -119 && ss->statScore < -140)
1210                   r++;
1211
1212               // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1213               r -= ss->statScore / 14884;
1214           }
1215           else
1216           {
1217               // Increase reduction for captures/promotions if late move and at low depth
1218               if (depth < 8 && moveCount > 2)
1219                   r++;
1220
1221               // Unless giving check, this capture is likely bad
1222               if (   !givesCheck
1223                   && ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] + 213 * depth <= alpha)
1224                   r++;
1225           }
1226
1227           Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth);
1228
1229           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1230
1231           doFullDepthSearch = value > alpha && d != newDepth;
1232
1233           didLMR = true;
1234       }
1235       else
1236       {
1237           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1238
1239           didLMR = false;
1240       }
1241
1242       // Step 17. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1243       if (doFullDepthSearch)
1244       {
1245           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1246
1247           if (didLMR && !captureOrPromotion)
1248           {
1249               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1250                                         : -stat_bonus(newDepth);
1251
1252               if (move == ss->killers[0])
1253                   bonus += bonus / 4;
1254
1255               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1256           }
1257       }
1258
1259       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1260       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1261       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1262       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1263       {
1264           (ss+1)->pv = pv;
1265           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1266
1267           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha,
1268                               std::min(maxNextDepth, newDepth), false);
1269       }
1270
1271       // Step 18. Undo move
1272       pos.undo_move(move);
1273
1274       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1275
1276       // Step 19. Check for a new best move
1277       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1278       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1279       // updating best move, PV and TT.
1280       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1281           return VALUE_ZERO;
1282
1283       if (rootNode)
1284       {
1285           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1286                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1287
1288           // PV move or new best move?
1289           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1290           {
1291               rm.score = value;
1292               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1293               rm.pv.resize(1);
1294
1295               assert((ss+1)->pv);
1296
1297               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1298                   rm.pv.push_back(*m);
1299
1300               // We record how often the best move has been changed in each
1301               // iteration. This information is used for time management: when
1302               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1303               if (moveCount > 1)
1304                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1305           }
1306           else
1307               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1308               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1309               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1310               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1311       }
1312
1313       if (value > bestValue)
1314       {
1315           bestValue = value;
1316
1317           if (value > alpha)
1318           {
1319               bestMove = move;
1320
1321               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1322                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1323
1324               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1325                   alpha = value;
1326               else
1327               {
1328                   assert(value >= beta); // Fail high
1329                   ss->statScore = 0;
1330                   break;
1331               }
1332           }
1333       }
1334
1335       if (move != bestMove)
1336       {
1337           if (captureOrPromotion && captureCount < 32)
1338               capturesSearched[captureCount++] = move;
1339
1340           else if (!captureOrPromotion && quietCount < 64)
1341               quietsSearched[quietCount++] = move;
1342       }
1343     }
1344
1345     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1346     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1347     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1348     /*
1349        if (Threads.stop)
1350         return VALUE_DRAW;
1351     */
1352
1353     // Step 20. Check for mate and stalemate
1354     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1355     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1356     // return a fail low score.
1357
1358     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1359
1360     if (!moveCount)
1361         bestValue = excludedMove ? alpha
1362                    :     ss->inCheck ? mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1363
1364     else if (bestMove)
1365         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1366                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1367
1368     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1369     else if (   (depth >= 3 || PvNode)
1370              && !priorCapture)
1371         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth));
1372
1373     if (PvNode)
1374         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1375
1376     // If no good move is found and the previous position was ttPv, then the previous
1377     // opponent move is probably good and the new position is added to the search tree.
1378     if (bestValue <= alpha)
1379         ss->ttPv = ss->ttPv || ((ss-1)->ttPv && depth > 3);
1380     // Otherwise, a counter move has been found and if the position is the last leaf
1381     // in the search tree, remove the position from the search tree.
1382     else if (depth > 3)
1383         ss->ttPv = ss->ttPv && (ss+1)->ttPv;
1384
1385     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1386         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ss->ttPv,
1387                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1388                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1389                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1390
1391     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1392
1393     return bestValue;
1394   }
1395
1396
1397   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1398   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1399   template <NodeType NT>
1400   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1401
1402     constexpr bool PvNode = NT == PV;
1403
1404     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1405     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1406     assert(depth <= 0);
1407
1408     Move pv[MAX_PLY+1];
1409     StateInfo st;
1410     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
1411
1412     TTEntry* tte;
1413     Key posKey;
1414     Move ttMove, move, bestMove;
1415     Depth ttDepth;
1416     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1417     bool pvHit, givesCheck, captureOrPromotion;
1418     int moveCount;
1419
1420     if (PvNode)
1421     {
1422         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1423         (ss+1)->pv = pv;
1424         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1425     }
1426
1427     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1428     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
1429     bestMove = MOVE_NONE;
1430     ss->inCheck = pos.checkers();
1431     moveCount = 0;
1432
1433     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1434     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1435         || ss->ply >= MAX_PLY)
1436         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1437
1438     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1439
1440     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1441     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1442     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1443     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1444                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1445     // Transposition table lookup
1446     posKey = pos.key();
1447     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
1448     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1449     ttMove = ss->ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1450     pvHit = ss->ttHit && tte->is_pv();
1451
1452     if (  !PvNode
1453         && ss->ttHit
1454         && tte->depth() >= ttDepth
1455         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1456         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1457                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
1458         return ttValue;
1459
1460     // Evaluate the position statically
1461     if (ss->inCheck)
1462     {
1463         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1464         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1465     }
1466     else
1467     {
1468         if (ss->ttHit)
1469         {
1470             // Never assume anything about values stored in TT
1471             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1472                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1473
1474             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1475             if (    ttValue != VALUE_NONE
1476                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1477                 bestValue = ttValue;
1478         }
1479         else
1480             ss->staticEval = bestValue =
1481             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1482                                              : -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
1483
1484         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1485         if (bestValue >= beta)
1486         {
1487             if (!ss->ttHit)
1488                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1489                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1490
1491             return bestValue;
1492         }
1493
1494         if (PvNode && bestValue > alpha)
1495             alpha = bestValue;
1496
1497         futilityBase = bestValue + 145;
1498     }
1499
1500     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1501                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1502                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1503
1504     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1505     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1506     // queen and checking knight promotions, and other checks(only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1507     // will be generated.
1508     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1509                                       &thisThread->captureHistory,
1510                                       contHist,
1511                                       to_sq((ss-1)->currentMove));
1512
1513     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1514     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1515     {
1516       assert(is_ok(move));
1517
1518       givesCheck = pos.gives_check(move);
1519       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1520
1521       moveCount++;
1522
1523       // Futility pruning
1524       if (   !ss->inCheck
1525           && !givesCheck
1526           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1527           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1528       {
1529           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1530
1531           // moveCount pruning
1532           if (moveCount > 2)
1533               continue;
1534
1535           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1536
1537           if (futilityValue <= alpha)
1538           {
1539               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1540               continue;
1541           }
1542
1543           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1544           {
1545               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1546               continue;
1547           }
1548       }
1549
1550       // Do not search moves with negative SEE values
1551       if (   !ss->inCheck
1552           && !(givesCheck && pos.is_discovery_check_on_king(~pos.side_to_move(), move))
1553           && !pos.see_ge(move))
1554           continue;
1555
1556       // Speculative prefetch as early as possible
1557       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1558
1559       // Check for legality just before making the move
1560       if (!pos.legal(move))
1561       {
1562           moveCount--;
1563           continue;
1564       }
1565
1566       ss->currentMove = move;
1567       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1568                                                                 [captureOrPromotion]
1569                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1570                                                                 [to_sq(move)];
1571
1572       // CounterMove based pruning
1573       if (  !captureOrPromotion
1574           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1575           && (*contHist[0])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1576           && (*contHist[1])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1577           continue;
1578
1579       // Make and search the move
1580       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1581       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1582       pos.undo_move(move);
1583
1584       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1585
1586       // Check for a new best move
1587       if (value > bestValue)
1588       {
1589           bestValue = value;
1590
1591           if (value > alpha)
1592           {
1593               bestMove = move;
1594
1595               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1596                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1597
1598               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1599                   alpha = value;
1600               else
1601                   break; // Fail high
1602           }
1603        }
1604     }
1605
1606     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1607     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1608     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1609     {
1610         assert(!MoveList<LEGAL>(pos).size());
1611
1612         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1613     }
1614
1615     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1616               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1617               PvNode && bestValue > oldAlpha  ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1618               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1619
1620     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1621
1622     return bestValue;
1623   }
1624
1625
1626   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1627   // "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1628   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1629
1630   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1631
1632     assert(v != VALUE_NONE);
1633
1634     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1635           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1636   }
1637
1638
1639   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1640   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1641   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root". However,
1642   // for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1643   // and the graph history interaction, we return an optimal TB score instead.
1644
1645   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1646
1647     if (v == VALUE_NONE)
1648         return VALUE_NONE;
1649
1650     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1651     {
1652         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1653             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1654
1655         return v - ply;
1656     }
1657
1658     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1659     {
1660         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1661             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1662
1663         return v + ply;
1664     }
1665
1666     return v;
1667   }
1668
1669
1670   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1671
1672   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1673
1674     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1675         *pv++ = *childPv++;
1676     *pv = MOVE_NONE;
1677   }
1678
1679
1680   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1681
1682   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1683                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1684
1685     int bonus1, bonus2;
1686     Color us = pos.side_to_move();
1687     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1688     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1689     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1690     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1691
1692     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1693     bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1               // larger bonus
1694                                             : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
1695
1696     if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1697     {
1698         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2, depth);
1699
1700         // Decrease all the non-best quiet moves
1701         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1702         {
1703             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1704             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1705         }
1706     }
1707     else
1708         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1709
1710     // Extra penalty for a quiet early move that was not a TT move or main killer move in previous ply when it gets refuted
1711     if (   ((ss-1)->moveCount == 1 + (ss-1)->ttHit || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1712         && !pos.captured_piece())
1713             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1714
1715     // Decrease all the non-best capture moves
1716     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1717     {
1718         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1719         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1720         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1721     }
1722   }
1723
1724
1725   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1726   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1727
1728   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1729
1730     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1731     {
1732         if (ss->inCheck && i > 2)
1733             break;
1734         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1735             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1736     }
1737   }
1738
1739
1740   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1741
1742   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth) {
1743
1744     if (ss->killers[0] != move)
1745     {
1746         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1747         ss->killers[0] = move;
1748     }
1749
1750     Color us = pos.side_to_move();
1751     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1752     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1753     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1754
1755     if (type_of(pos.moved_piece(move)) != PAWN)
1756         thisThread->mainHistory[us][from_to(reverse_move(move))] << -bonus;
1757
1758     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1759     {
1760         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1761         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1762     }
1763
1764     if (depth > 11 && ss->ply < MAX_LPH)
1765         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply][from_to(move)] << stat_bonus(depth - 7);
1766   }
1767
1768   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1769   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1770
1771   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1772
1773     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1774     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1775
1776     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1777     Value topScore = rootMoves[0].score;
1778     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1779     int weakness = 120 - 2 * level;
1780     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1781
1782     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1783     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1784     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1785     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1786     {
1787         // This is our magic formula
1788         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1789                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1790
1791         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1792         {
1793             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1794             best = rootMoves[i].pv[0];
1795         }
1796     }
1797
1798     return best;
1799   }
1800
1801 } // namespace
1802
1803
1804 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1805 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1806
1807 void MainThread::check_time() {
1808
1809   if (--callsCnt > 0)
1810       return;
1811
1812   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1813   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1814
1815   static TimePoint lastInfoTime = now();
1816
1817   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1818   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1819
1820   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1821   {
1822       lastInfoTime = tick;
1823       dbg_print();
1824   }
1825
1826   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1827   if (ponder)
1828       return;
1829
1830   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1831       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1832       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1833       Threads.stop = true;
1834 }
1835
1836
1837 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1838 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1839
1840 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1841
1842   std::stringstream ss;
1843   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1844   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1845   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1846   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1847   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1848   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1849
1850   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1851   {
1852       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1853
1854       if (depth == 1 && !updated && i > 0)
1855           continue;
1856
1857       Depth d = updated ? depth : std::max(1, depth - 1);
1858       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1859
1860       if (v == -VALUE_INFINITE)
1861           v = VALUE_ZERO;
1862
1863       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1864       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1865
1866       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1867           ss << "\n";
1868
1869       ss << "info"
1870          << " depth "    << d
1871          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1872          << " multipv "  << i + 1
1873          << " score "    << UCI::value(v);
1874
1875       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1876           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1877
1878       if (!tb && i == pvIdx)
1879           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1880
1881       ss << " nodes "    << nodesSearched
1882          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1883
1884       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1885           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1886
1887       ss << " tbhits "   << tbHits
1888          << " time "     << elapsed
1889          << " pv";
1890
1891       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1892           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1893   }
1894
1895   return ss.str();
1896 }
1897
1898
1899 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1900 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1901 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1902 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1903
1904 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1905
1906     StateInfo st;
1907     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
1908
1909     bool ttHit;
1910
1911     assert(pv.size() == 1);
1912
1913     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1914         return false;
1915
1916     pos.do_move(pv[0], st);
1917     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1918
1919     if (ttHit)
1920     {
1921         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1922         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1923             pv.push_back(m);
1924     }
1925
1926     pos.undo_move(pv[0]);
1927     return pv.size() > 1;
1928 }
1929
1930 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1931
1932     RootInTB = false;
1933     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1934     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1935     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1936     bool dtz_available = true;
1937
1938     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1939     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1940     if (Cardinality > MaxCardinality)
1941     {
1942         Cardinality = MaxCardinality;
1943         ProbeDepth = 0;
1944     }
1945
1946     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1947     {
1948         // Rank moves using DTZ tables
1949         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1950
1951         if (!RootInTB)
1952         {
1953             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1954             dtz_available = false;
1955             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1956         }
1957     }
1958
1959     if (RootInTB)
1960     {
1961         // Sort moves according to TB rank
1962         std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
1963                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
1964
1965         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
1966         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
1967             Cardinality = 0;
1968     }
1969     else
1970     {
1971         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
1972         for (auto& m : rootMoves)
1973             m.tbRank = 0;
1974     }
1975 }