12cbffe020b25f7bf92921dc860e23e83eb3d919
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5   Copyright (C) 2015-2017 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
6
7   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
8   it under the terms of the GNU General Public License as published by
9   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
10   (at your option) any later version.
11
12   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
13   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15   GNU General Public License for more details.
16
17   You should have received a copy of the GNU General Public License
18   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19 */
20
21 #include <algorithm>
22 #include <cassert>
23 #include <cmath>
24 #include <cstring>   // For std::memset
25 #include <iostream>
26 #include <sstream>
27
28 #include "evaluate.h"
29 #include "misc.h"
30 #include "movegen.h"
31 #include "movepick.h"
32 #include "position.h"
33 #include "search.h"
34 #include "timeman.h"
35 #include "thread.h"
36 #include "tt.h"
37 #include "uci.h"
38 #include "syzygy/tbprobe.h"
39
40 namespace Search {
41
42   SignalsType Signals;
43   LimitsType Limits;
44 }
45
46 namespace Tablebases {
47
48   int Cardinality;
49   bool RootInTB;
50   bool UseRule50;
51   Depth ProbeDepth;
52   Value Score;
53 }
54
55 namespace TB = Tablebases;
56
57 using std::string;
58 using Eval::evaluate;
59 using namespace Search;
60
61 namespace {
62
63   // Different node types, used as a template parameter
64   enum NodeType { NonPV, PV };
65
66   // Sizes and phases of the skip-blocks, used for distributing search depths across the threads
67   const int skipSize[]  = { 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4 };
68   const int skipPhase[] = { 0, 1, 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 };
69
70   // Razoring and futility margin based on depth
71   // razor_margin[0] is unused as long as depth >= ONE_PLY in search
72   const int razor_margin[] = { 0, 570, 603, 554 };
73   Value futility_margin(Depth d) { return Value(150 * d / ONE_PLY); }
74
75   // Futility and reductions lookup tables, initialized at startup
76   int FutilityMoveCounts[2][16]; // [improving][depth]
77   int Reductions[2][2][64][64];  // [pv][improving][depth][moveNumber]
78
79   // Threshold used for countermoves based pruning
80   const int CounterMovePruneThreshold = 0;
81
82   template <bool PvNode> Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
83     return Reductions[PvNode][i][std::min(d / ONE_PLY, 63)][std::min(mn, 63)] * ONE_PLY;
84   }
85
86   // History and stats update bonus, based on depth
87   int stat_bonus(Depth depth) {
88     int d = depth / ONE_PLY;
89     return d > 17 ? 0 : d * d + 2 * d - 2;
90   }
91
92   // Skill structure is used to implement strength limit
93   struct Skill {
94     Skill(int l) : level(l) {}
95     bool enabled() const { return level < 20; }
96     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth / ONE_PLY == 1 + level; }
97     Move best_move(size_t multiPV) { return best ? best : pick_best(multiPV); }
98     Move pick_best(size_t multiPV);
99
100     int level;
101     Move best = MOVE_NONE;
102   };
103
104   // EasyMoveManager structure is used to detect an 'easy move'. When the PV is stable
105   // across multiple search iterations, we can quickly return the best move.
106   struct EasyMoveManager {
107
108     void clear() {
109       stableCnt = 0;
110       expectedPosKey = 0;
111       pv[0] = pv[1] = pv[2] = MOVE_NONE;
112     }
113
114     Move get(Key key) const {
115       return expectedPosKey == key ? pv[2] : MOVE_NONE;
116     }
117
118     void update(Position& pos, const std::vector<Move>& newPv) {
119
120       assert(newPv.size() >= 3);
121
122       // Keep track of how many times in a row the 3rd ply remains stable
123       stableCnt = (newPv[2] == pv[2]) ? stableCnt + 1 : 0;
124
125       if (!std::equal(newPv.begin(), newPv.begin() + 3, pv))
126       {
127           std::copy(newPv.begin(), newPv.begin() + 3, pv);
128
129           StateInfo st[2];
130           pos.do_move(newPv[0], st[0]);
131           pos.do_move(newPv[1], st[1]);
132           expectedPosKey = pos.key();
133           pos.undo_move(newPv[1]);
134           pos.undo_move(newPv[0]);
135       }
136     }
137
138     int stableCnt;
139     Key expectedPosKey;
140     Move pv[3];
141   };
142
143   EasyMoveManager EasyMove;
144   Value DrawValue[COLOR_NB];
145
146   template <NodeType NT>
147   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode, bool skipEarlyPruning);
148
149   template <NodeType NT, bool InCheck>
150   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = DEPTH_ZERO);
151
152   Value value_to_tt(Value v, int ply);
153   Value value_from_tt(Value v, int ply);
154   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
155   void update_cm_stats(Stack* ss, Piece pc, Square s, int bonus);
156   void update_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, Move* quiets, int quietsCnt, int bonus);
157   void check_time();
158
159 } // namespace
160
161
162 /// Search::init() is called during startup to initialize various lookup tables
163
164 void Search::init() {
165
166   for (int imp = 0; imp <= 1; ++imp)
167       for (int d = 1; d < 64; ++d)
168           for (int mc = 1; mc < 64; ++mc)
169           {
170               double r = log(d) * log(mc) / 1.95;
171
172               Reductions[NonPV][imp][d][mc] = int(std::round(r));
173               Reductions[PV][imp][d][mc] = std::max(Reductions[NonPV][imp][d][mc] - 1, 0);
174
175               // Increase reduction for non-PV nodes when eval is not improving
176               if (!imp && Reductions[NonPV][imp][d][mc] >= 2)
177                 Reductions[NonPV][imp][d][mc]++;
178           }
179
180   for (int d = 0; d < 16; ++d)
181   {
182       FutilityMoveCounts[0][d] = int(2.4 + 0.74 * pow(d, 1.78));
183       FutilityMoveCounts[1][d] = int(5.0 + 1.00 * pow(d, 2.00));
184   }
185 }
186
187
188 /// Search::clear() resets search state to its initial value, to obtain reproducible results
189
190 void Search::clear() {
191
192   TT.clear();
193
194   for (Thread* th : Threads)
195   {
196       th->resetCalls = true;
197       th->counterMoves.fill(MOVE_NONE);
198       th->history.fill(0);
199
200       for (auto& to : th->counterMoveHistory)
201           for (auto& h : to)
202               h.fill(0);
203
204       th->counterMoveHistory[NO_PIECE][0].fill(CounterMovePruneThreshold - 1);
205   }
206
207   Threads.main()->previousScore = VALUE_INFINITE;
208 }
209
210
211 /// Search::perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes
212 /// up to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
213 template<bool Root>
214 uint64_t Search::perft(Position& pos, Depth depth) {
215
216   StateInfo st;
217   uint64_t cnt, nodes = 0;
218   const bool leaf = (depth == 2 * ONE_PLY);
219
220   for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
221   {
222       if (Root && depth <= ONE_PLY)
223           cnt = 1, nodes++;
224       else
225       {
226           pos.do_move(m, st);
227           cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - ONE_PLY);
228           nodes += cnt;
229           pos.undo_move(m);
230       }
231       if (Root)
232           sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
233   }
234   return nodes;
235 }
236
237 template uint64_t Search::perft<true>(Position&, Depth);
238
239
240 /// MainThread::search() is called by the main thread when the program receives
241 /// the UCI 'go' command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
242
243 void MainThread::search() {
244
245   Color us = rootPos.side_to_move();
246   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
247   TT.new_search();
248
249   int contempt = Options["Contempt"] * PawnValueEg / 100; // From centipawns
250   DrawValue[ us] = VALUE_DRAW - Value(contempt);
251   DrawValue[~us] = VALUE_DRAW + Value(contempt);
252
253   if (rootMoves.empty())
254   {
255       rootMoves.push_back(RootMove(MOVE_NONE));
256       sync_cout << "info depth 0 score "
257                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
258                 << sync_endl;
259   }
260   else
261   {
262       for (Thread* th : Threads)
263           if (th != this)
264               th->start_searching();
265
266       Thread::search(); // Let's start searching!
267   }
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] - Threads.nodes_searched();
273
274   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
275   // Signals.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
276   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
277   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
278   // until the GUI sends one of those commands (which also raises Signals.stop).
279   if (!Signals.stop && (Limits.ponder || Limits.infinite))
280   {
281       Signals.stopOnPonderhit = true;
282       wait(Signals.stop);
283   }
284
285   // Stop the threads if not already stopped
286   Signals.stop = true;
287
288   // Wait until all threads have finished
289   for (Thread* th : Threads)
290       if (th != this)
291           th->wait_for_search_finished();
292
293   // Check if there are threads with a better score than main thread
294   Thread* bestThread = this;
295   if (   !this->easyMovePlayed
296       &&  Options["MultiPV"] == 1
297       && !Limits.depth
298       && !Skill(Options["Skill Level"]).enabled()
299       &&  rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
300   {
301       for (Thread* th : Threads)
302       {
303           Depth depthDiff = th->completedDepth - bestThread->completedDepth;
304           Value scoreDiff = th->rootMoves[0].score - bestThread->rootMoves[0].score;
305
306           if (scoreDiff > 0 && depthDiff >= 0)
307               bestThread = th;
308       }
309   }
310
311   previousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
312
313   // Send new PV when needed
314   if (bestThread != this)
315       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE) << sync_endl;
316
317   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
318
319   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
320       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
321
322   std::cout << sync_endl;
323 }
324
325
326 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
327 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
328 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
329
330 void Thread::search() {
331
332   Stack stack[MAX_PLY+7], *ss = stack+4; // To allow referencing (ss-4) and (ss+2)
333   Value bestValue, alpha, beta, delta;
334   Move easyMove = MOVE_NONE;
335   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
336
337   std::memset(ss-4, 0, 7 * sizeof(Stack));
338   for (int i = 4; i > 0; i--)
339      (ss-i)->history = &this->counterMoveHistory[NO_PIECE][0]; // Use as sentinel
340
341   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
342   beta = VALUE_INFINITE;
343   completedDepth = DEPTH_ZERO;
344
345   if (mainThread)
346   {
347       easyMove = EasyMove.get(rootPos.key());
348       EasyMove.clear();
349       mainThread->easyMovePlayed = mainThread->failedLow = false;
350       mainThread->bestMoveChanges = 0;
351   }
352
353   size_t multiPV = Options["MultiPV"];
354   Skill skill(Options["Skill Level"]);
355
356   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
357   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
358   if (skill.enabled())
359       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
360
361   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
362
363   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
364   while (   (rootDepth = rootDepth + ONE_PLY) < DEPTH_MAX
365          && !Signals.stop
366          && (!Limits.depth || Threads.main()->rootDepth / ONE_PLY <= Limits.depth))
367   {
368       // Distribute search depths across the threads
369       if (idx)
370       {
371           int i = (idx - 1) % 20;
372           if (((rootDepth / ONE_PLY + rootPos.game_ply() + skipPhase[i]) / skipSize[i]) % 2)
373               continue;
374       }
375
376       // Age out PV variability metric
377       if (mainThread)
378           mainThread->bestMoveChanges *= 0.505, mainThread->failedLow = false;
379
380       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
381       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
382       for (RootMove& rm : rootMoves)
383           rm.previousScore = rm.score;
384
385       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
386       for (PVIdx = 0; PVIdx < multiPV && !Signals.stop; ++PVIdx)
387       {
388           // Reset aspiration window starting size
389           if (rootDepth >= 5 * ONE_PLY)
390           {
391               delta = Value(18);
392               alpha = std::max(rootMoves[PVIdx].previousScore - delta,-VALUE_INFINITE);
393               beta  = std::min(rootMoves[PVIdx].previousScore + delta, VALUE_INFINITE);
394           }
395
396           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
397           // high/low, re-search with a bigger window until we're not failing
398           // high/low anymore.
399           while (true)
400           {
401               bestValue = ::search<PV>(rootPos, ss, alpha, beta, rootDepth, false, false);
402
403               this->tbHits = rootPos.tb_hits();
404               this->nodes = rootPos.nodes_searched();
405
406               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
407               // is done with a stable algorithm because all the values but the
408               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
409               // and we want to keep the same order for all the moves except the
410               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
411               // search the already searched PV lines are preserved.
412               std::stable_sort(rootMoves.begin() + PVIdx, rootMoves.end());
413
414               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting and
415               // writing PV back to TT is safe because RootMoves is still
416               // valid, although it refers to the previous iteration.
417               if (Signals.stop)
418                   break;
419
420               // When failing high/low give some update (without cluttering
421               // the UI) before a re-search.
422               if (   mainThread
423                   && multiPV == 1
424                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
425                   && Time.elapsed() > 3000)
426                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
427
428               // In case of failing low/high increase aspiration window and
429               // re-search, otherwise exit the loop.
430               if (bestValue <= alpha)
431               {
432                   beta = (alpha + beta) / 2;
433                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
434
435                   if (mainThread)
436                   {
437                       mainThread->failedLow = true;
438                       Signals.stopOnPonderhit = false;
439                   }
440               }
441               else if (bestValue >= beta)
442               {
443                   alpha = (alpha + beta) / 2;
444                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
445               }
446               else
447                   break;
448
449               delta += delta / 4 + 5;
450
451               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
452           }
453
454           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
455           std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.begin() + PVIdx + 1);
456
457           if (!mainThread)
458               continue;
459
460           if (Signals.stop || PVIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000)
461               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
462       }
463
464       if (!Signals.stop)
465           completedDepth = rootDepth;
466
467       if (!mainThread)
468           continue;
469
470       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
471       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
472           skill.pick_best(multiPV);
473
474       // Have we found a "mate in x"?
475       if (   Limits.mate
476           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
477           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
478           Signals.stop = true;
479
480       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
481       if (Limits.use_time_management())
482       {
483           if (!Signals.stop && !Signals.stopOnPonderhit)
484           {
485               // Stop the search if only one legal move is available, or if all
486               // of the available time has been used, or if we matched an easyMove
487               // from the previous search and just did a fast verification.
488               const int F[] = { mainThread->failedLow,
489                                 bestValue - mainThread->previousScore };
490
491               int improvingFactor = std::max(229, std::min(715, 357 + 119 * F[0] - 6 * F[1]));
492               double unstablePvFactor = 1 + mainThread->bestMoveChanges;
493
494               bool doEasyMove =   rootMoves[0].pv[0] == easyMove
495                                && mainThread->bestMoveChanges < 0.03
496                                && Time.elapsed() > Time.optimum() * 5 / 44;
497
498               if (   rootMoves.size() == 1
499                   || Time.elapsed() > Time.optimum() * unstablePvFactor * improvingFactor / 628
500                   || (mainThread->easyMovePlayed = doEasyMove, doEasyMove))
501               {
502                   // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
503                   // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
504                   if (Limits.ponder)
505                       Signals.stopOnPonderhit = true;
506                   else
507                       Signals.stop = true;
508               }
509           }
510
511           if (rootMoves[0].pv.size() >= 3)
512               EasyMove.update(rootPos, rootMoves[0].pv);
513           else
514               EasyMove.clear();
515       }
516   }
517
518   if (!mainThread)
519       return;
520
521   // Clear any candidate easy move that wasn't stable for the last search
522   // iterations; the second condition prevents consecutive fast moves.
523   if (EasyMove.stableCnt < 6 || mainThread->easyMovePlayed)
524       EasyMove.clear();
525
526   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
527   if (skill.enabled())
528       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(),
529                 rootMoves.end(), skill.best_move(multiPV)));
530 }
531
532
533 namespace {
534
535   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
536
537   template <NodeType NT>
538   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode, bool skipEarlyPruning) {
539
540     const bool PvNode = NT == PV;
541     const bool rootNode = PvNode && (ss-1)->ply == 0;
542
543     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
544     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
545     assert(DEPTH_ZERO < depth && depth < DEPTH_MAX);
546     assert(!(PvNode && cutNode));
547     assert(depth / ONE_PLY * ONE_PLY == depth);
548
549     Move pv[MAX_PLY+1], quietsSearched[64];
550     StateInfo st;
551     TTEntry* tte;
552     Key posKey;
553     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
554     Depth extension, newDepth;
555     Value bestValue, value, ttValue, eval;
556     bool ttHit, inCheck, givesCheck, singularExtensionNode, improving;
557     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning, skipQuiets, ttCapture;
558     Piece moved_piece;
559     int moveCount, quietCount;
560
561     // Step 1. Initialize node
562     Thread* thisThread = pos.this_thread();
563     inCheck = pos.checkers();
564     moveCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
565     ss->statScore = 0;
566     bestValue = -VALUE_INFINITE;
567     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
568
569     // Check for the available remaining time
570     if (thisThread->resetCalls.load(std::memory_order_relaxed))
571     {
572         thisThread->resetCalls = false;
573
574         thisThread->tbHits = pos.tb_hits();
575         thisThread->nodes = pos.nodes_searched();
576
577         // At low node count increase the checking rate to about 0.1% of nodes
578         // otherwise use a default value.
579         thisThread->callsCnt = Limits.nodes ? std::min(4096, int(Limits.nodes / 1024))
580                                             : 4096;
581     }
582
583     if (--thisThread->callsCnt <= 0)
584     {
585         for (Thread* th : Threads)
586             th->resetCalls = true;
587
588         check_time();
589     }
590
591     // Used to send selDepth info to GUI
592     if (PvNode && thisThread->maxPly < ss->ply)
593         thisThread->maxPly = ss->ply;
594
595     if (!rootNode)
596     {
597         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
598         if (Signals.stop.load(std::memory_order_relaxed) || pos.is_draw(ss->ply) || ss->ply >= MAX_PLY)
599             return ss->ply >= MAX_PLY && !inCheck ? evaluate(pos)
600                                                   : DrawValue[pos.side_to_move()];
601
602         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
603         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
604         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
605         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
606         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
607         // mate. In this case return a fail-high score.
608         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
609         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
610         if (alpha >= beta)
611             return alpha;
612     }
613
614     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
615
616     ss->currentMove = (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
617     ss->history = &thisThread->counterMoveHistory[NO_PIECE][0];
618     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
619     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
620
621     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
622     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
623     // position key in case of an excluded move.
624     excludedMove = ss->excludedMove;
625     posKey = pos.key() ^ Key(excludedMove);
626     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
627     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
628     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->PVIdx].pv[0]
629             : ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
630
631     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
632     if (  !PvNode
633         && ttHit
634         && tte->depth() >= depth
635         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
636         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
637                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
638     {
639         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
640         if (ttMove)
641         {
642             if (ttValue >= beta)
643             {
644                 if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
645                     update_stats(pos, ss, ttMove, nullptr, 0, stat_bonus(depth));
646
647                 // Extra penalty for a quiet TT move in previous ply when it gets refuted
648                 if ((ss-1)->moveCount == 1 && !pos.captured_piece())
649                     update_cm_stats(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + ONE_PLY));
650             }
651             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
652             else if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
653             {
654                 int penalty = -stat_bonus(depth);
655                 thisThread->history.update(pos.side_to_move(), ttMove, penalty);
656                 update_cm_stats(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
657             }
658         }
659         return ttValue;
660     }
661
662     // Step 4a. Tablebase probe
663     if (!rootNode && TB::Cardinality)
664     {
665         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
666
667         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
668             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
669             &&  pos.rule50_count() == 0
670             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
671         {
672             TB::ProbeState err;
673             TB::WDLScore v = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
674
675             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
676             {
677                 pos.increment_tbHits();
678
679                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
680
681                 value =  v < -drawScore ? -VALUE_MATE + MAX_PLY + ss->ply
682                        : v >  drawScore ?  VALUE_MATE - MAX_PLY - ss->ply
683                                         :  VALUE_DRAW + 2 * v * drawScore;
684
685                 tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), BOUND_EXACT,
686                           std::min(DEPTH_MAX - ONE_PLY, depth + 6 * ONE_PLY),
687                           MOVE_NONE, VALUE_NONE, TT.generation());
688
689                 return value;
690             }
691         }
692     }
693
694     // Step 5. Evaluate the position statically
695     if (inCheck)
696     {
697         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
698         goto moves_loop;
699     }
700
701     else if (ttHit)
702     {
703         // Never assume anything on values stored in TT
704         if ((ss->staticEval = eval = tte->eval()) == VALUE_NONE)
705             eval = ss->staticEval = evaluate(pos);
706
707         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
708         if (ttValue != VALUE_NONE)
709             if (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER))
710                 eval = ttValue;
711     }
712     else
713     {
714         eval = ss->staticEval =
715         (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
716                                          : -(ss-1)->staticEval + 2 * Eval::Tempo;
717
718         tte->save(posKey, VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE,
719                   ss->staticEval, TT.generation());
720     }
721
722     if (skipEarlyPruning)
723         goto moves_loop;
724
725     // Step 6. Razoring (skipped when in check)
726     if (   !PvNode
727         &&  depth < 4 * ONE_PLY
728         &&  eval + razor_margin[depth / ONE_PLY] <= alpha)
729     {
730         if (depth <= ONE_PLY)
731             return qsearch<NonPV, false>(pos, ss, alpha, alpha+1);
732
733         Value ralpha = alpha - razor_margin[depth / ONE_PLY];
734         Value v = qsearch<NonPV, false>(pos, ss, ralpha, ralpha+1);
735         if (v <= ralpha)
736             return v;
737     }
738
739     // Step 7. Futility pruning: child node (skipped when in check)
740     if (   !rootNode
741         &&  depth < 7 * ONE_PLY
742         &&  eval - futility_margin(depth) >= beta
743         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN  // Do not return unproven wins
744         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
745         return eval;
746
747     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
748     if (   !PvNode
749         &&  eval >= beta
750         && (ss->staticEval >= beta - 35 * (depth / ONE_PLY - 6) || depth >= 13 * ONE_PLY)
751         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
752     {
753
754         assert(eval - beta >= 0);
755
756         // Null move dynamic reduction based on depth and value
757         Depth R = ((823 + 67 * depth / ONE_PLY) / 256 + std::min((eval - beta) / PawnValueMg, 3)) * ONE_PLY;
758
759         ss->currentMove = MOVE_NULL;
760         ss->history = &thisThread->counterMoveHistory[NO_PIECE][0];
761
762         pos.do_null_move(st);
763         Value nullValue = depth-R < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -beta, -beta+1)
764                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode, true);
765         pos.undo_null_move();
766
767         if (nullValue >= beta)
768         {
769             // Do not return unproven mate scores
770             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
771                 nullValue = beta;
772
773             if (depth < 12 * ONE_PLY && abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN)
774                 return nullValue;
775
776             // Do verification search at high depths
777             Value v = depth-R < ONE_PLY ? qsearch<NonPV, false>(pos, ss, beta-1, beta)
778                                         :  search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false, true);
779
780             if (v >= beta)
781                 return nullValue;
782         }
783     }
784
785     // Step 9. ProbCut (skipped when in check)
786     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
787     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
788     if (   !PvNode
789         &&  depth >= 5 * ONE_PLY
790         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
791     {
792         Value rbeta = std::min(beta + 200, VALUE_INFINITE);
793
794         assert(is_ok((ss-1)->currentMove));
795
796         MovePicker mp(pos, ttMove, rbeta - ss->staticEval);
797
798         while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
799             if (pos.legal(move))
800             {
801                 ss->currentMove = move;
802                 ss->history = &thisThread->counterMoveHistory[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)];
803
804                 assert(depth >= 5 * ONE_PLY);
805                 pos.do_move(move, st);
806                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, depth - 4 * ONE_PLY, !cutNode, false);
807                 pos.undo_move(move);
808                 if (value >= rbeta)
809                     return value;
810             }
811     }
812
813     // Step 10. Internal iterative deepening (skipped when in check)
814     if (    depth >= 6 * ONE_PLY
815         && !ttMove
816         && (PvNode || ss->staticEval + 256 >= beta))
817     {
818         Depth d = (3 * depth / (4 * ONE_PLY) - 2) * ONE_PLY;
819         search<NT>(pos, ss, alpha, beta, d, cutNode, true);
820
821         tte = TT.probe(posKey, ttHit);
822         ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
823     }
824
825 moves_loop: // When in check search starts from here
826
827     const PieceToHistory& cmh = *(ss-1)->history;
828     const PieceToHistory& fmh = *(ss-2)->history;
829     const PieceToHistory& fm2 = *(ss-4)->history;
830
831     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, ss);
832     value = bestValue; // Workaround a bogus 'uninitialized' warning under gcc
833     improving =   ss->staticEval >= (ss-2)->staticEval
834             /* || ss->staticEval == VALUE_NONE Already implicit in the previous condition */
835                ||(ss-2)->staticEval == VALUE_NONE;
836
837     singularExtensionNode =   !rootNode
838                            &&  depth >= 8 * ONE_PLY
839                            &&  ttMove != MOVE_NONE
840                            &&  ttValue != VALUE_NONE
841                            && !excludedMove // Recursive singular search is not allowed
842                            && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
843                            &&  tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
844     skipQuiets = false;
845     ttCapture = false;
846
847     // Step 11. Loop through moves
848     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
849     while ((move = mp.next_move(skipQuiets)) != MOVE_NONE)
850     {
851       assert(is_ok(move));
852
853       if (move == excludedMove)
854           continue;
855
856       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
857       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
858       // mode we also skip PV moves which have been already searched.
859       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->PVIdx,
860                                   thisThread->rootMoves.end(), move))
861           continue;
862
863       ss->moveCount = ++moveCount;
864
865       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
866           sync_cout << "info depth " << depth / ONE_PLY
867                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
868                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->PVIdx << sync_endl;
869
870       if (PvNode)
871           (ss+1)->pv = nullptr;
872
873       extension = DEPTH_ZERO;
874       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
875       moved_piece = pos.moved_piece(move);
876
877       givesCheck =  type_of(move) == NORMAL && !pos.discovered_check_candidates()
878                   ? pos.check_squares(type_of(pos.piece_on(from_sq(move)))) & to_sq(move)
879                   : pos.gives_check(move);
880
881       moveCountPruning =   depth < 16 * ONE_PLY
882                         && moveCount >= FutilityMoveCounts[improving][depth / ONE_PLY];
883
884       // Step 12. Singular and Gives Check Extensions
885
886       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
887       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
888       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
889       // on all the other moves but the ttMove and if the result is lower than
890       // ttValue minus a margin then we will extend the ttMove.
891       if (    singularExtensionNode
892           &&  move == ttMove
893           &&  pos.legal(move))
894       {
895           Value rBeta = std::max(ttValue - 2 * depth / ONE_PLY, -VALUE_MATE);
896           Depth d = (depth / (2 * ONE_PLY)) * ONE_PLY;
897           ss->excludedMove = move;
898           value = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, d, cutNode, true);
899           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
900
901           if (value < rBeta)
902               extension = ONE_PLY;
903       }
904       else if (    givesCheck
905                && !moveCountPruning
906                &&  pos.see_ge(move))
907           extension = ONE_PLY;
908
909       // Calculate new depth for this move
910       newDepth = depth - ONE_PLY + extension;
911
912       // Step 13. Pruning at shallow depth
913       if (  !rootNode
914           && pos.non_pawn_material(pos.side_to_move())
915           && bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY)
916       {
917           if (   !captureOrPromotion
918               && !givesCheck
919               && (!pos.advanced_pawn_push(move) || pos.non_pawn_material() >= Value(5000)))
920           {
921               // Move count based pruning
922               if (moveCountPruning)
923               {
924                   skipQuiets = true;
925                   continue;
926               }
927
928               // Reduced depth of the next LMR search
929               int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount), DEPTH_ZERO) / ONE_PLY;
930
931               // Countermoves based pruning
932               if (   lmrDepth < 3
933                   && (cmh[moved_piece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
934                   && (fmh[moved_piece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold))
935                   continue;
936
937               // Futility pruning: parent node
938               if (   lmrDepth < 7
939                   && !inCheck
940                   && ss->staticEval + 256 + 200 * lmrDepth <= alpha)
941                   continue;
942
943               // Prune moves with negative SEE
944               if (   lmrDepth < 8
945                   && !pos.see_ge(move, Value(-35 * lmrDepth * lmrDepth)))
946                   continue;
947           }
948           else if (    depth < 7 * ONE_PLY
949                    && !extension
950                    && !pos.see_ge(move, -PawnValueEg * (depth / ONE_PLY)))
951                   continue;
952       }
953
954       // Speculative prefetch as early as possible
955       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
956
957       // Check for legality just before making the move
958       if (!rootNode && !pos.legal(move))
959       {
960           ss->moveCount = --moveCount;
961           continue;
962       }
963       
964       if (move == ttMove && captureOrPromotion)
965           ttCapture = true;
966
967       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
968       ss->currentMove = move;
969       ss->history = &thisThread->counterMoveHistory[moved_piece][to_sq(move)];
970
971       // Step 14. Make the move
972       pos.do_move(move, st, givesCheck);
973
974       // Step 15. Reduced depth search (LMR). If the move fails high it will be
975       // re-searched at full depth.
976       if (    depth >= 3 * ONE_PLY
977           &&  moveCount > 1
978           && (!captureOrPromotion || moveCountPruning))
979       {
980           Depth r = reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount);
981
982           if (captureOrPromotion)
983               r -= r ? ONE_PLY : DEPTH_ZERO;
984           else
985           {
986           
987               // Increase reduction if ttMove is a capture
988               if (ttCapture)
989                   r += ONE_PLY;
990           
991               // Increase reduction for cut nodes
992               if (cutNode)
993                   r += 2 * ONE_PLY;
994
995               // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
996               // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
997               // hence break make_move().
998               else if (    type_of(move) == NORMAL
999                        && !pos.see_ge(make_move(to_sq(move), from_sq(move))))
1000                   r -= 2 * ONE_PLY;
1001
1002               ss->statScore =  cmh[moved_piece][to_sq(move)]
1003                              + fmh[moved_piece][to_sq(move)]
1004                              + fm2[moved_piece][to_sq(move)]
1005                              + thisThread->history[~pos.side_to_move()][from_to(move)]
1006                              - 4000; // Correction factor
1007
1008               // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score
1009               if (ss->statScore > 0 && (ss-1)->statScore < 0)
1010                   r -= ONE_PLY;
1011
1012               else if (ss->statScore < 0 && (ss-1)->statScore > 0)
1013                   r += ONE_PLY;
1014
1015               // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history
1016               r = std::max(DEPTH_ZERO, (r / ONE_PLY - ss->statScore / 20000) * ONE_PLY);
1017           }
1018
1019           Depth d = std::max(newDepth - r, ONE_PLY);
1020
1021           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true, false);
1022
1023           doFullDepthSearch = (value > alpha && d != newDepth);
1024       }
1025       else
1026           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1027
1028       // Step 16. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1029       if (doFullDepthSearch)
1030           value = newDepth <   ONE_PLY ?
1031                             givesCheck ? -qsearch<NonPV,  true>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha)
1032                                        : -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha)
1033                                        : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode, false);
1034
1035       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1036       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1037       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1038       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1039       {
1040           (ss+1)->pv = pv;
1041           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1042
1043           value = newDepth <   ONE_PLY ?
1044                             givesCheck ? -qsearch<PV,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha)
1045                                        : -qsearch<PV, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha)
1046                                        : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false, false);
1047       }
1048
1049       // Step 17. Undo move
1050       pos.undo_move(move);
1051
1052       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1053
1054       // Step 18. Check for a new best move
1055       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1056       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1057       // updating best move, PV and TT.
1058       if (Signals.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1059           return VALUE_ZERO;
1060
1061       if (rootNode)
1062       {
1063           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1064                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1065
1066           // PV move or new best move ?
1067           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1068           {
1069               rm.score = value;
1070               rm.pv.resize(1);
1071
1072               assert((ss+1)->pv);
1073
1074               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1075                   rm.pv.push_back(*m);
1076
1077               // We record how often the best move has been changed in each
1078               // iteration. This information is used for time management: When
1079               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1080               if (moveCount > 1 && thisThread == Threads.main())
1081                   ++static_cast<MainThread*>(thisThread)->bestMoveChanges;
1082           }
1083           else
1084               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this is
1085               // not a problem when sorting because the sort is stable and the
1086               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1087               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1088       }
1089
1090       if (value > bestValue)
1091       {
1092           bestValue = value;
1093
1094           if (value > alpha)
1095           {
1096               bestMove = move;
1097
1098               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1099                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1100
1101               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1102                   alpha = value;
1103               else
1104               {
1105                   assert(value >= beta); // Fail high
1106                   break;
1107               }
1108           }
1109       }
1110
1111       if (!captureOrPromotion && move != bestMove && quietCount < 64)
1112           quietsSearched[quietCount++] = move;
1113     }
1114
1115     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1116     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1117     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1118     /*
1119        if (Signals.stop)
1120         return VALUE_DRAW;
1121     */
1122
1123     // Step 20. Check for mate and stalemate
1124     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1125     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1126     // return a fail low score.
1127
1128     assert(moveCount || !inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1129
1130     if (!moveCount)
1131         bestValue = excludedMove ? alpha
1132                    :     inCheck ? mated_in(ss->ply) : DrawValue[pos.side_to_move()];
1133     else if (bestMove)
1134     {
1135         // Quiet best move: update move sorting heuristics
1136         if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1137             update_stats(pos, ss, bestMove, quietsSearched, quietCount, stat_bonus(depth));
1138
1139         // Extra penalty for a quiet TT move in previous ply when it gets refuted
1140         if ((ss-1)->moveCount == 1 && !pos.captured_piece())
1141             update_cm_stats(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + ONE_PLY));
1142     }
1143     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1144     else if (    depth >= 3 * ONE_PLY
1145              && !pos.captured_piece()
1146              && is_ok((ss-1)->currentMove))
1147         update_cm_stats(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth));
1148
1149     if (!excludedMove)
1150         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1151                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1152                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1153                   depth, bestMove, ss->staticEval, TT.generation());
1154
1155     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1156
1157     return bestValue;
1158   }
1159
1160
1161   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1162   // search function with depth zero, or recursively with depth less than ONE_PLY.
1163
1164   template <NodeType NT, bool InCheck>
1165   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1166
1167     const bool PvNode = NT == PV;
1168
1169     assert(InCheck == !!pos.checkers());
1170     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1171     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1172     assert(depth <= DEPTH_ZERO);
1173     assert(depth / ONE_PLY * ONE_PLY == depth);
1174
1175     Move pv[MAX_PLY+1];
1176     StateInfo st;
1177     TTEntry* tte;
1178     Key posKey;
1179     Move ttMove, move, bestMove;
1180     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1181     bool ttHit, givesCheck, evasionPrunable;
1182     Depth ttDepth;
1183     int moveCount;
1184
1185     if (PvNode)
1186     {
1187         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1188         (ss+1)->pv = pv;
1189         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1190     }
1191
1192     ss->currentMove = bestMove = MOVE_NONE;
1193     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1194     moveCount = 0;
1195
1196     // Check for an instant draw or if the maximum ply has been reached
1197     if (pos.is_draw(ss->ply) || ss->ply >= MAX_PLY)
1198         return ss->ply >= MAX_PLY && !InCheck ? evaluate(pos)
1199                                               : DrawValue[pos.side_to_move()];
1200
1201     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1202
1203     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1204     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1205     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1206     ttDepth = InCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1207                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1208
1209     // Transposition table lookup
1210     posKey = pos.key();
1211     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
1212     ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1213     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
1214
1215     if (  !PvNode
1216         && ttHit
1217         && tte->depth() >= ttDepth
1218         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1219         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() &  BOUND_LOWER)
1220                             : (tte->bound() &  BOUND_UPPER)))
1221         return ttValue;
1222
1223     // Evaluate the position statically
1224     if (InCheck)
1225     {
1226         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1227         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1228     }
1229     else
1230     {
1231         if (ttHit)
1232         {
1233             // Never assume anything on values stored in TT
1234             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1235                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1236
1237             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1238             if (ttValue != VALUE_NONE)
1239                 if (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER))
1240                     bestValue = ttValue;
1241         }
1242         else
1243             ss->staticEval = bestValue =
1244             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1245                                              : -(ss-1)->staticEval + 2 * Eval::Tempo;
1246
1247         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1248         if (bestValue >= beta)
1249         {
1250             if (!ttHit)
1251                 tte->save(pos.key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), BOUND_LOWER,
1252                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval, TT.generation());
1253
1254             return bestValue;
1255         }
1256
1257         if (PvNode && bestValue > alpha)
1258             alpha = bestValue;
1259
1260         futilityBase = bestValue + 128;
1261     }
1262
1263     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1264     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1265     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1266     // be generated.
1267     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, to_sq((ss-1)->currentMove));
1268
1269     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1270     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1271     {
1272       assert(is_ok(move));
1273
1274       givesCheck =  type_of(move) == NORMAL && !pos.discovered_check_candidates()
1275                   ? pos.check_squares(type_of(pos.piece_on(from_sq(move)))) & to_sq(move)
1276                   : pos.gives_check(move);
1277
1278       moveCount++;
1279
1280       // Futility pruning
1281       if (   !InCheck
1282           && !givesCheck
1283           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1284           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1285       {
1286           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1287
1288           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1289
1290           if (futilityValue <= alpha)
1291           {
1292               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1293               continue;
1294           }
1295
1296           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1297           {
1298               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1299               continue;
1300           }
1301       }
1302
1303       // Detect non-capture evasions that are candidates to be pruned
1304       evasionPrunable =    InCheck
1305                        &&  (depth != DEPTH_ZERO || moveCount > 2)
1306                        &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY
1307                        && !pos.capture(move);
1308
1309       // Don't search moves with negative SEE values
1310       if (  (!InCheck || evasionPrunable)
1311           &&  type_of(move) != PROMOTION
1312           &&  !pos.see_ge(move))
1313           continue;
1314
1315       // Speculative prefetch as early as possible
1316       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1317
1318       // Check for legality just before making the move
1319       if (!pos.legal(move))
1320       {
1321           moveCount--;
1322           continue;
1323       }
1324
1325       ss->currentMove = move;
1326
1327       // Make and search the move
1328       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1329       value = givesCheck ? -qsearch<NT,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY)
1330                          : -qsearch<NT, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY);
1331       pos.undo_move(move);
1332
1333       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1334
1335       // Check for a new best move
1336       if (value > bestValue)
1337       {
1338           bestValue = value;
1339
1340           if (value > alpha)
1341           {
1342               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1343                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1344
1345               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1346               {
1347                   alpha = value;
1348                   bestMove = move;
1349               }
1350               else // Fail high
1351               {
1352                   tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), BOUND_LOWER,
1353                             ttDepth, move, ss->staticEval, TT.generation());
1354
1355                   return value;
1356               }
1357           }
1358        }
1359     }
1360
1361     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1362     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1363     if (InCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1364         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1365
1366     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1367               PvNode && bestValue > oldAlpha ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1368               ttDepth, bestMove, ss->staticEval, TT.generation());
1369
1370     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1371
1372     return bestValue;
1373   }
1374
1375
1376   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1377   // "plies to mate from the current position". Non-mate scores are unchanged.
1378   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1379
1380   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1381
1382     assert(v != VALUE_NONE);
1383
1384     return  v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1385           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1386   }
1387
1388
1389   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score
1390   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated
1391   // from current position) to "plies to mate/be mated from the root".
1392
1393   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1394
1395     return  v == VALUE_NONE             ? VALUE_NONE
1396           : v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v - ply
1397           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v + ply : v;
1398   }
1399
1400
1401   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1402
1403   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1404
1405     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1406         *pv++ = *childPv++;
1407     *pv = MOVE_NONE;
1408   }
1409
1410
1411   // update_cm_stats() updates countermove and follow-up move history
1412
1413   void update_cm_stats(Stack* ss, Piece pc, Square s, int bonus) {
1414
1415     for (int i : {1, 2, 4})
1416         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1417             (ss-i)->history->update(pc, s, bonus);
1418   }
1419
1420
1421   // update_stats() updates move sorting heuristics when a new quiet best move is found
1422
1423   void update_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move,
1424                     Move* quiets, int quietsCnt, int bonus) {
1425
1426     if (ss->killers[0] != move)
1427     {
1428         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1429         ss->killers[0] = move;
1430     }
1431
1432     Color c = pos.side_to_move();
1433     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1434     thisThread->history.update(c, move, bonus);
1435     update_cm_stats(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1436
1437     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1438     {
1439         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1440         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq]=move;
1441     }
1442
1443     // Decrease all the other played quiet moves
1444     for (int i = 0; i < quietsCnt; ++i)
1445     {
1446         thisThread->history.update(c, quiets[i], -bonus);
1447         update_cm_stats(ss, pos.moved_piece(quiets[i]), to_sq(quiets[i]), -bonus);
1448     }
1449   }
1450
1451
1452   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1453   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1454
1455   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1456
1457     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1458     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1459
1460     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1461     Value topScore = rootMoves[0].score;
1462     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1463     int weakness = 120 - 2 * level;
1464     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1465
1466     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1467     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1468     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1469     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1470     {
1471         // This is our magic formula
1472         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1473                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1474
1475         if (rootMoves[i].score + push > maxScore)
1476         {
1477             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1478             best = rootMoves[i].pv[0];
1479         }
1480     }
1481
1482     return best;
1483   }
1484
1485
1486   // check_time() is used to print debug info and, more importantly, to detect
1487   // when we are out of available time and thus stop the search.
1488
1489   void check_time() {
1490
1491     static std::atomic<TimePoint> lastInfoTime = { now() };
1492
1493     int elapsed = Time.elapsed();
1494     TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1495
1496     if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1497     {
1498         lastInfoTime = tick;
1499         dbg_print();
1500     }
1501
1502     // An engine may not stop pondering until told so by the GUI
1503     if (Limits.ponder)
1504         return;
1505
1506     if (   (Limits.use_time_management() && elapsed > Time.maximum() - 10)
1507         || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1508         || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1509             Signals.stop = true;
1510   }
1511
1512 } // namespace
1513
1514
1515 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1516 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1517
1518 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1519
1520   std::stringstream ss;
1521   int elapsed = Time.elapsed() + 1;
1522   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1523   size_t PVIdx = pos.this_thread()->PVIdx;
1524   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1525   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1526   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1527
1528   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1529   {
1530       bool updated = (i <= PVIdx && rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE);
1531
1532       if (depth == ONE_PLY && !updated)
1533           continue;
1534
1535       Depth d = updated ? depth : depth - ONE_PLY;
1536       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1537
1538       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE - MAX_PLY;
1539       v = tb ? TB::Score : v;
1540
1541       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1542           ss << "\n";
1543
1544       ss << "info"
1545          << " depth "    << d / ONE_PLY
1546          << " seldepth " << pos.this_thread()->maxPly
1547          << " multipv "  << i + 1
1548          << " score "    << UCI::value(v);
1549
1550       if (!tb && i == PVIdx)
1551           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1552
1553       ss << " nodes "    << nodesSearched
1554          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1555
1556       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1557           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1558
1559       ss << " tbhits "   << tbHits
1560          << " time "     << elapsed
1561          << " pv";
1562
1563       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1564           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1565   }
1566
1567   return ss.str();
1568 }
1569
1570
1571 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1572 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1573 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1574 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1575
1576 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1577
1578     StateInfo st;
1579     bool ttHit;
1580
1581     assert(pv.size() == 1);
1582
1583     if (!pv[0])
1584         return false;
1585
1586     pos.do_move(pv[0], st);
1587     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1588
1589     if (ttHit)
1590     {
1591         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1592         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1593             pv.push_back(m);
1594     }
1595
1596     pos.undo_move(pv[0]);
1597     return pv.size() > 1;
1598 }
1599
1600 void Tablebases::filter_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1601
1602     RootInTB = false;
1603     UseRule50 = Options["Syzygy50MoveRule"];
1604     ProbeDepth = Options["SyzygyProbeDepth"] * ONE_PLY;
1605     Cardinality = Options["SyzygyProbeLimit"];
1606
1607     // Skip TB probing when no TB found: !TBLargest -> !TB::Cardinality
1608     if (Cardinality > MaxCardinality)
1609     {
1610         Cardinality = MaxCardinality;
1611         ProbeDepth = DEPTH_ZERO;
1612     }
1613
1614     if (Cardinality < popcount(pos.pieces()) || pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1615         return;
1616
1617     // If the current root position is in the tablebases, then RootMoves
1618     // contains only moves that preserve the draw or the win.
1619     RootInTB = root_probe(pos, rootMoves, TB::Score);
1620
1621     if (RootInTB)
1622         Cardinality = 0; // Do not probe tablebases during the search
1623
1624     else // If DTZ tables are missing, use WDL tables as a fallback
1625     {
1626         // Filter out moves that do not preserve the draw or the win.
1627         RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves, TB::Score);
1628
1629         // Only probe during search if winning
1630         if (RootInTB && TB::Score <= VALUE_DRAW)
1631             Cardinality = 0;
1632     }
1633
1634     if (RootInTB && !UseRule50)
1635         TB::Score =  TB::Score > VALUE_DRAW ?  VALUE_MATE - MAX_PLY - 1
1636                    : TB::Score < VALUE_DRAW ? -VALUE_MATE + MAX_PLY + 1
1637                                             :  VALUE_DRAW;
1638 }