1610c206dd7580fd7f1d0db2e22e3f97bfc52819
[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) 2015-2020 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 "thread.h"
35 #include "timeman.h"
36 #include "tt.h"
37 #include "uci.h"
38 #include "syzygy/tbprobe.h"
39
40 namespace Search {
41
42   LimitsType Limits;
43 }
44
45 namespace Tablebases {
46
47   int Cardinality;
48   bool RootInTB;
49   bool UseRule50;
50   Depth ProbeDepth;
51 }
52
53 namespace TB = Tablebases;
54
55 using std::string;
56 using Eval::evaluate;
57 using namespace Search;
58
59 namespace {
60
61   // Different node types, used as a template parameter
62   enum NodeType { NonPV, PV };
63
64   constexpr uint64_t TtHitAverageWindow     = 4096;
65   constexpr uint64_t TtHitAverageResolution = 1024;
66
67   // Razor and futility margins
68   constexpr int RazorMargin = 527;
69   Value futility_margin(Depth d, bool improving) {
70     return Value(227 * (d - improving));
71   }
72
73   // Reductions lookup table, initialized at startup
74   int Reductions[MAX_MOVES]; // [depth or moveNumber]
75
76   Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
77     int r = Reductions[d] * Reductions[mn];
78     return (r + 570) / 1024 + (!i && r > 1018);
79   }
80
81   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
82     return (3 + depth * depth) / (2 - improving);
83   }
84
85   // History and stats update bonus, based on depth
86   int stat_bonus(Depth d) {
87     return d > 15 ? 27 : 17 * d * d + 133 * d - 134;
88   }
89
90   // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3fold-blindness
91   Value value_draw(Thread* thisThread) {
92     return VALUE_DRAW + Value(2 * (thisThread->nodes & 1) - 1);
93   }
94
95   // Skill structure is used to implement strength limit
96   struct Skill {
97     explicit Skill(int l) : level(l) {}
98     bool enabled() const { return level < 20; }
99     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + level; }
100     Move pick_best(size_t multiPV);
101
102     int level;
103     Move best = MOVE_NONE;
104   };
105
106   // Breadcrumbs are used to mark nodes as being searched by a given thread
107   struct Breadcrumb {
108     std::atomic<Thread*> thread;
109     std::atomic<Key> key;
110   };
111   std::array<Breadcrumb, 1024> breadcrumbs;
112
113   // ThreadHolding structure keeps track of which thread left breadcrumbs at the given
114   // node for potential reductions. A free node will be marked upon entering the moves
115   // loop by the constructor, and unmarked upon leaving that loop by the destructor.
116   struct ThreadHolding {
117     explicit ThreadHolding(Thread* thisThread, Key posKey, int ply) {
118        location = ply < 8 ? &breadcrumbs[posKey & (breadcrumbs.size() - 1)] : nullptr;
119        otherThread = false;
120        owning = false;
121        if (location)
122        {
123           // See if another already marked this location, if not, mark it ourselves
124           Thread* tmp = (*location).thread.load(std::memory_order_relaxed);
125           if (tmp == nullptr)
126           {
127               (*location).thread.store(thisThread, std::memory_order_relaxed);
128               (*location).key.store(posKey, std::memory_order_relaxed);
129               owning = true;
130           }
131           else if (   tmp != thisThread
132                    && (*location).key.load(std::memory_order_relaxed) == posKey)
133               otherThread = true;
134        }
135     }
136
137     ~ThreadHolding() {
138        if (owning) // Free the marked location
139            (*location).thread.store(nullptr, std::memory_order_relaxed);
140     }
141
142     bool marked() { return otherThread; }
143
144     private:
145     Breadcrumb* location;
146     bool otherThread, owning;
147   };
148
149   template <NodeType NT>
150   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
151
152   template <NodeType NT>
153   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
154
155   Value value_to_tt(Value v, int ply);
156   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c);
157   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
158   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
159   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth);
160   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
161                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth);
162
163   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
164   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
165   template<bool Root>
166   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
167
168     StateInfo st;
169     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((24.8 + std::log(Threads.size())) * 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   if (rootMoves.empty())
231   {
232       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
233       sync_cout << "info depth 0 score "
234                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
235                 << sync_endl;
236   }
237   else
238   {
239       Threads.start_searching(); // start non-main threads
240       Thread::search();          // main thread start searching
241   }
242
243   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
244   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
245   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
246   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
247   // until the GUI sends one of those commands.
248
249   while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
250   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
251
252   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
253   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
254   Threads.stop = true;
255
256   // Wait until all threads have finished
257   Threads.wait_for_search_finished();
258
259   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
260   // the available ones before exiting.
261   if (Limits.npmsec)
262       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
263
264   Thread* bestThread = this;
265
266   if (int(Options["MultiPV"]) == 1 &&
267       !Limits.depth &&
268       !(Skill(Options["Skill Level"]).enabled() || int(Options["UCI_LimitStrength"])) &&
269       rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
270       bestThread = Threads.get_best_thread();
271
272   bestPreviousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
273
274   // Send again PV info if we have a new best thread
275   if (bestThread != this)
276       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE) << sync_endl;
277
278   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
279
280   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
281       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
282
283   std::cout << sync_endl;
284 }
285
286
287 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
288 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
289 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
290
291 void Thread::search() {
292
293   // To allow access to (ss-7) up to (ss+2), the stack must be oversized.
294   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
295   // which accesses its argument at ss-6, also near the root.
296   // The latter is needed for statScores and killer initialization.
297   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
298   Move  pv[MAX_PLY+1];
299   Value bestValue, alpha, beta, delta;
300   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
301   Depth lastBestMoveDepth = 0;
302   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
303   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
304   Color us = rootPos.side_to_move();
305   int iterIdx = 0;
306
307   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
308   for (int i = 7; i > 0; i--)
309       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
310
311   ss->pv = pv;
312
313   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
314   beta = VALUE_INFINITE;
315
316   if (mainThread)
317   {
318       if (mainThread->bestPreviousScore == VALUE_INFINITE)
319           for (int i = 0; i < 4; ++i)
320               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
321       else
322           for (int i = 0; i < 4; ++i)
323               mainThread->iterValue[i] = mainThread->bestPreviousScore;
324   }
325
326   std::copy(&lowPlyHistory[2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, &lowPlyHistory[0][0]);
327   std::fill(&lowPlyHistory[MAX_LPH - 2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, 0);
328
329   size_t multiPV = size_t(Options["MultiPV"]);
330
331   // Pick integer skill levels, but non-deterministically round up or down
332   // such that the average integer skill corresponds to the input floating point one.
333   // UCI_Elo is converted to a suitable fractional skill level, using anchoring
334   // to CCRL Elo (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo
335   // for match (TC 60+0.6) results spanning a wide range of k values.
336   PRNG rng(now());
337   double floatLevel = Options["UCI_LimitStrength"] ?
338                       Utility::clamp(std::pow((Options["UCI_Elo"] - 1346.6) / 143.4, 1 / 0.806), 0.0, 20.0) :
339                         double(Options["Skill Level"]);
340   int intLevel = int(floatLevel) +
341                  ((floatLevel - int(floatLevel)) * 1024 > rng.rand<unsigned>() % 1024  ? 1 : 0);
342   Skill skill(intLevel);
343
344   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
345   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
346   if (skill.enabled())
347       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
348
349   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
350   ttHitAverage = TtHitAverageWindow * TtHitAverageResolution / 2;
351
352   int ct = int(Options["Contempt"]) * PawnValueEg / 100; // From centipawns
353
354   // In analysis mode, adjust contempt in accordance with user preference
355   if (Limits.infinite || Options["UCI_AnalyseMode"])
356       ct =  Options["Analysis Contempt"] == "Off"  ? 0
357           : Options["Analysis Contempt"] == "Both" ? ct
358           : Options["Analysis Contempt"] == "White" && us == BLACK ? -ct
359           : Options["Analysis Contempt"] == "Black" && us == WHITE ? -ct
360           : ct;
361
362   // Evaluation score is from the white point of view
363   contempt = (us == WHITE ?  make_score(ct, ct / 2)
364                           : -make_score(ct, ct / 2));
365
366   int searchAgainCounter = 0;
367
368   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
369   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
370          && !Threads.stop
371          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth > Limits.depth))
372   {
373       // Age out PV variability metric
374       if (mainThread)
375           totBestMoveChanges /= 2;
376
377       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
378       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
379       for (RootMove& rm : rootMoves)
380           rm.previousScore = rm.score;
381
382       size_t pvFirst = 0;
383       pvLast = 0;
384
385       if (!Threads.increaseDepth)
386          searchAgainCounter++;
387
388       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
389       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
390       {
391           if (pvIdx == pvLast)
392           {
393               pvFirst = pvLast;
394               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
395                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
396                       break;
397           }
398
399           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
400           selDepth = 0;
401
402           // Reset aspiration window starting size
403           if (rootDepth >= 4)
404           {
405               Value prev = rootMoves[pvIdx].previousScore;
406               delta = Value(19);
407               alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
408               beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
409
410               // Adjust contempt based on root move's previousScore (dynamic contempt)
411               int dct = ct + (110 - ct / 2) * prev / (abs(prev) + 140);
412
413               contempt = (us == WHITE ?  make_score(dct, dct / 2)
414                                       : -make_score(dct, dct / 2));
415           }
416
417           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
418           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
419           // high/low anymore.
420           int failedHighCnt = 0;
421           while (true)
422           {
423               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - searchAgainCounter);
424               bestValue = ::search<PV>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
425
426               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
427               // is done with a stable algorithm because all the values but the
428               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
429               // and we want to keep the same order for all the moves except the
430               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
431               // search the already searched PV lines are preserved.
432               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
433
434               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
435               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
436               // the previous iteration.
437               if (Threads.stop)
438                   break;
439
440               // When failing high/low give some update (without cluttering
441               // the UI) before a re-search.
442               if (   mainThread
443                   && multiPV == 1
444                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
445                   && Time.elapsed() > 3000)
446                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
447
448               // In case of failing low/high increase aspiration window and
449               // re-search, otherwise exit the loop.
450               if (bestValue <= alpha)
451               {
452                   beta = (alpha + beta) / 2;
453                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
454
455                   failedHighCnt = 0;
456                   if (mainThread)
457                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
458               }
459               else if (bestValue >= beta)
460               {
461                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
462                   ++failedHighCnt;
463               }
464               else
465               {
466                   ++rootMoves[pvIdx].bestMoveCount;
467                   break;
468               }
469
470               delta += delta / 4 + 5;
471
472               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
473           }
474
475           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
476           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
477
478           if (    mainThread
479               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
480               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
481       }
482
483       if (!Threads.stop)
484           completedDepth = rootDepth;
485
486       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
487          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
488          lastBestMoveDepth = rootDepth;
489       }
490
491       // Have we found a "mate in x"?
492       if (   Limits.mate
493           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
494           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
495           Threads.stop = true;
496
497       if (!mainThread)
498           continue;
499
500       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
501       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
502           skill.pick_best(multiPV);
503
504       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
505       if (    Limits.use_time_management()
506           && !Threads.stop
507           && !mainThread->stopOnPonderhit)
508       {
509           double fallingEval = (296 + 6 * (mainThread->bestPreviousScore - bestValue)
510                                     + 6 * (mainThread->iterValue[iterIdx] - bestValue)) / 725.0;
511           fallingEval = Utility::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
512
513           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
514           timeReduction = lastBestMoveDepth + 10 < completedDepth ? 1.92 : 0.95;
515           double reduction = (1.47 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.22 * timeReduction);
516
517           // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
518           for (Thread* th : Threads)
519           {
520               totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
521               th->bestMoveChanges = 0;
522           }
523           double bestMoveInstability = 1 + totBestMoveChanges / Threads.size();
524
525           double totalTime = rootMoves.size() == 1 ? 0 :
526                              Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability;
527
528           // Stop the search if we have exceeded the totalTime, at least 1ms search
529           if (Time.elapsed() > totalTime)
530           {
531               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
532               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
533               if (mainThread->ponder)
534                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
535               else
536                   Threads.stop = true;
537           }
538           else if (   Threads.increaseDepth
539                    && !mainThread->ponder
540                    && Time.elapsed() > totalTime * 0.56)
541                    Threads.increaseDepth = false;
542           else
543                    Threads.increaseDepth = true;
544       }
545
546       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
547       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
548   }
549
550   if (!mainThread)
551       return;
552
553   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
554
555   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
556   if (skill.enabled())
557       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
558                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
559 }
560
561
562 namespace {
563
564   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
565
566   template <NodeType NT>
567   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
568
569     constexpr bool PvNode = NT == PV;
570     const bool rootNode = PvNode && ss->ply == 0;
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     TTEntry* tte;
596     Key posKey;
597     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
598     Depth extension, newDepth;
599     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue;
600     bool ttHit, ttPv, formerPv, givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
601     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning,
602          ttCapture, singularQuietLMR;
603     Piece movedPiece;
604     int moveCount, captureCount, quietCount;
605
606     // Step 1. Initialize node
607     Thread* thisThread = pos.this_thread();
608     ss->inCheck = pos.checkers();
609     priorCapture = pos.captured_piece();
610     Color us = pos.side_to_move();
611     moveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
612     bestValue = -VALUE_INFINITE;
613     maxValue = VALUE_INFINITE;
614
615     // Check for the available remaining time
616     if (thisThread == Threads.main())
617         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
618
619     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
620     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
621         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
622
623     if (!rootNode)
624     {
625         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
626         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
627             || pos.is_draw(ss->ply)
628             || ss->ply >= MAX_PLY)
629             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
630                                                         : value_draw(pos.this_thread());
631
632         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
633         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
634         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
635         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
636         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
637         // mate. In this case return a fail-high score.
638         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
639         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
640         if (alpha >= beta)
641             return alpha;
642     }
643
644     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
645
646     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
647     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
648     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
649     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
650
651     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
652     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
653     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
654     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
655     // LMR which are based on the statScore of parent position.
656     if (rootNode)
657         (ss+4)->statScore = 0;
658     else
659         (ss+2)->statScore = 0;
660
661     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
662     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
663     // position key in case of an excluded move.
664     excludedMove = ss->excludedMove;
665     posKey = excludedMove == MOVE_NONE ? pos.key() : pos.key() ^ make_key(excludedMove);
666     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
667     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
668     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
669             : ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
670     ttPv = PvNode || (ttHit && tte->is_pv());
671     formerPv = ttPv && !PvNode;
672
673     if (ttPv && depth > 12 && ss->ply - 1 < MAX_LPH && !priorCapture && is_ok((ss-1)->currentMove))
674         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply - 1][from_to((ss-1)->currentMove)] << stat_bonus(depth - 5);
675
676     // thisThread->ttHitAverage can be used to approximate the running average of ttHit
677     thisThread->ttHitAverage =   (TtHitAverageWindow - 1) * thisThread->ttHitAverage / TtHitAverageWindow
678                                 + TtHitAverageResolution * ttHit;
679
680     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
681     if (  !PvNode
682         && ttHit
683         && tte->depth() >= depth
684         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
685         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
686                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
687     {
688         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
689         if (ttMove)
690         {
691             if (ttValue >= beta)
692             {
693                 if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
694                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth), depth);
695
696                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply
697                 if ((ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
698                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
699             }
700             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
701             else if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
702             {
703                 int penalty = -stat_bonus(depth);
704                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
705                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
706             }
707         }
708
709         if (pos.rule50_count() < 90)
710             return ttValue;
711     }
712
713     // Step 5. Tablebases probe
714     if (!rootNode && TB::Cardinality)
715     {
716         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
717
718         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
719             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
720             &&  pos.rule50_count() == 0
721             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
722         {
723             TB::ProbeState err;
724             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
725
726             // Force check of time on the next occasion
727             if (thisThread == Threads.main())
728                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
729
730             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
731             {
732                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
733
734                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
735
736                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
737                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
738                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
739                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
740
741                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
742                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
743
744                 if (    b == BOUND_EXACT
745                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
746                 {
747                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ttPv, b,
748                               std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
749                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
750
751                     return value;
752                 }
753
754                 if (PvNode)
755                 {
756                     if (b == BOUND_LOWER)
757                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
758                     else
759                         maxValue = value;
760                 }
761             }
762         }
763     }
764
765     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
766
767     // Step 6. Static evaluation of the position
768     if (ss->inCheck)
769     {
770         // Skip early pruning when in check
771         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
772         improving = false;
773         goto moves_loop;
774     }
775     else if (ttHit)
776     {
777         // Never assume anything about values stored in TT
778         ss->staticEval = eval = tte->eval();
779         if (eval == VALUE_NONE)
780             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
781
782         if (eval == VALUE_DRAW)
783             eval = value_draw(thisThread);
784
785         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
786         if (    ttValue != VALUE_NONE
787             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
788             eval = ttValue;
789     }
790     else
791     {
792         if ((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL)
793         {
794             int bonus = -(ss-1)->statScore / 512;
795
796             ss->staticEval = eval = evaluate(pos) + bonus;
797         }
798         else
799             ss->staticEval = eval = -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
800
801         tte->save(posKey, VALUE_NONE, ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
802     }
803
804     // Step 7. Razoring (~1 Elo)
805     if (   !rootNode // The required rootNode PV handling is not available in qsearch
806         &&  depth == 1
807         &&  eval <= alpha - RazorMargin)
808         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
809
810     improving =  (ss-2)->staticEval == VALUE_NONE ? (ss->staticEval > (ss-4)->staticEval
811               || (ss-4)->staticEval == VALUE_NONE) : ss->staticEval > (ss-2)->staticEval;
812
813     // Step 8. Futility pruning: child node (~50 Elo)
814     if (   !PvNode
815         &&  depth < 6
816         &&  eval - futility_margin(depth, improving) >= beta
817         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN) // Do not return unproven wins
818         return eval;
819
820     // Step 9. Null move search with verification search (~40 Elo)
821     if (   !PvNode
822         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
823         && (ss-1)->statScore < 23824
824         &&  eval >= beta
825         &&  eval >= ss->staticEval
826         &&  ss->staticEval >= beta - 33 * depth - 33 * improving + 112 * ttPv + 311
827         && !excludedMove
828         &&  pos.non_pawn_material(us)
829         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
830     {
831         assert(eval - beta >= 0);
832
833         // Null move dynamic reduction based on depth and value
834         Depth R = (737 + 77 * depth) / 246 + std::min(int(eval - beta) / 192, 3);
835
836         ss->currentMove = MOVE_NULL;
837         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
838
839         pos.do_null_move(st);
840
841         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
842
843         pos.undo_null_move();
844
845         if (nullValue >= beta)
846         {
847             // Do not return unproven mate or TB scores
848             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
849                 nullValue = beta;
850
851             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 13))
852                 return nullValue;
853
854             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
855
856             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
857             // for us, until ply exceeds nmpMinPly.
858             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
859             thisThread->nmpColor = us;
860
861             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
862
863             thisThread->nmpMinPly = 0;
864
865             if (v >= beta)
866                 return nullValue;
867         }
868     }
869
870     // Step 10. ProbCut (~10 Elo)
871     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
872     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
873     if (   !PvNode
874         &&  depth > 4
875         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
876     {
877         Value raisedBeta = beta + 176 - 49 * improving;
878         assert(raisedBeta < VALUE_INFINITE);
879         MovePicker mp(pos, ttMove, raisedBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
880         int probCutCount = 0;
881
882         while (   (move = mp.next_move()) != MOVE_NONE
883                && probCutCount < 2 + 2 * cutNode
884                && !(   move == ttMove
885                     && tte->depth() >= depth - 4
886                     && ttValue < raisedBeta))
887             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
888             {
889                 assert(pos.capture_or_promotion(move));
890                 assert(depth >= 5);
891
892                 captureOrPromotion = true;
893                 probCutCount++;
894
895                 ss->currentMove = move;
896                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
897                                                                           [captureOrPromotion]
898                                                                           [pos.moved_piece(move)]
899                                                                           [to_sq(move)];
900
901                 pos.do_move(move, st);
902
903                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
904                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -raisedBeta, -raisedBeta+1);
905
906                 // If the qsearch held, perform the regular search
907                 if (value >= raisedBeta)
908                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -raisedBeta, -raisedBeta+1, depth - 4, !cutNode);
909
910                 pos.undo_move(move);
911
912                 if (value >= raisedBeta)
913                     return value;
914             }
915     }
916
917     // Step 11. Internal iterative deepening (~1 Elo)
918     if (depth >= 7 && !ttMove)
919     {
920         search<NT>(pos, ss, alpha, beta, depth - 7, cutNode);
921
922         tte = TT.probe(posKey, ttHit);
923         ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
924         ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
925     }
926
927 moves_loop: // When in check, search starts from here
928
929     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
930                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
931                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
932
933     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
934
935     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
936                                       &thisThread->lowPlyHistory,
937                                       &captureHistory,
938                                       contHist,
939                                       countermove,
940                                       ss->killers,
941                                       ss->ply);
942
943     value = bestValue;
944     singularQuietLMR = moveCountPruning = false;
945     ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
946
947     // Mark this node as being searched
948     ThreadHolding th(thisThread, posKey, ss->ply);
949
950     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
951     // or a beta cutoff occurs.
952     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
953     {
954       assert(is_ok(move));
955
956       if (move == excludedMove)
957           continue;
958
959       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
960       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
961       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
962       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
963       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
964                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
965           continue;
966
967       ss->moveCount = ++moveCount;
968
969       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
970           sync_cout << "info depth " << depth
971                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
972                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
973       if (PvNode)
974           (ss+1)->pv = nullptr;
975
976       extension = 0;
977       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
978       movedPiece = pos.moved_piece(move);
979       givesCheck = pos.gives_check(move);
980
981       // Calculate new depth for this move
982       newDepth = depth - 1;
983
984       // Step 13. Pruning at shallow depth (~200 Elo)
985       if (  !rootNode
986           && pos.non_pawn_material(us)
987           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
988       {
989           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold
990           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
991
992           // Reduced depth of the next LMR search
993           int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount), 0);
994
995           if (   !captureOrPromotion
996               && !givesCheck)
997           {
998               // Countermoves based pruning (~20 Elo)
999               if (   lmrDepth < 4 + ((ss-1)->statScore > 0 || (ss-1)->moveCount == 1)
1000                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1001                   && (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1002                   continue;
1003
1004               // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
1005               if (   lmrDepth < 6
1006                   && !ss->inCheck
1007                   && ss->staticEval + 284 + 188 * lmrDepth <= alpha
1008                   &&  (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1009                     + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1010                     + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1011                     + (*contHist[5])[movedPiece][to_sq(move)] / 2 < 28388)
1012                   continue;
1013
1014               // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
1015               if (!pos.see_ge(move, Value(-(29 - std::min(lmrDepth, 17)) * lmrDepth * lmrDepth)))
1016                   continue;
1017           }
1018           else
1019           {
1020               // Capture history based pruning when the move doesn't give check
1021               if (   !givesCheck
1022                   && lmrDepth < 1
1023                   && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] < 0)
1024                   continue;
1025
1026               // Futility pruning for captures
1027               if (   !givesCheck
1028                   && lmrDepth < 6
1029                   && !(PvNode && abs(bestValue) < 2)
1030                   && PieceValue[MG][type_of(movedPiece)] >= PieceValue[MG][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))]
1031                   && !ss->inCheck
1032                   && ss->staticEval + 267 + 391 * lmrDepth
1033                      + PieceValue[MG][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] <= alpha)
1034                   continue;
1035
1036               // See based pruning
1037               if (!pos.see_ge(move, Value(-202) * depth)) // (~25 Elo)
1038                   continue;
1039           }
1040       }
1041
1042       // Step 14. Extensions (~75 Elo)
1043
1044       // Singular extension search (~70 Elo). If all moves but one fail low on a
1045       // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1046       // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1047       // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1048       // result is lower than ttValue minus a margin then we will extend the ttMove.
1049       if (    depth >= 6
1050           &&  move == ttMove
1051           && !rootNode
1052           && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1053        /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1054           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1055           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1056           &&  tte->depth() >= depth - 3
1057           &&  pos.legal(move))
1058       {
1059           Value singularBeta = ttValue - ((formerPv + 4) * depth) / 2;
1060           Depth singularDepth = (depth - 1 + 3 * formerPv) / 2;
1061           ss->excludedMove = move;
1062           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1063           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1064
1065           if (value < singularBeta)
1066           {
1067               extension = 1;
1068               singularQuietLMR = !ttCapture;
1069           }
1070
1071           // Multi-cut pruning
1072           // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1073           // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1074           // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1075           // a soft bound.
1076           else if (singularBeta >= beta)
1077               return singularBeta;
1078
1079           // If the eval of ttMove is greater than beta we try also if there is another
1080           // move that pushes it over beta, if so also produce a cutoff.
1081           else if (ttValue >= beta)
1082           {
1083               ss->excludedMove = move;
1084               value = search<NonPV>(pos, ss, beta - 1, beta, (depth + 3) / 2, cutNode);
1085               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1086
1087               if (value >= beta)
1088                   return beta;
1089           }
1090       }
1091
1092       // Check extension (~2 Elo)
1093       else if (    givesCheck
1094                && (pos.is_discovery_check_on_king(~us, move) || pos.see_ge(move)))
1095           extension = 1;
1096
1097       // Passed pawn extension
1098       else if (   move == ss->killers[0]
1099                && pos.advanced_pawn_push(move)
1100                && pos.pawn_passed(us, to_sq(move)))
1101           extension = 1;
1102
1103       // Last captures extension
1104       else if (   PieceValue[EG][pos.captured_piece()] > PawnValueEg
1105                && pos.non_pawn_material() <= 2 * RookValueMg)
1106           extension = 1;
1107
1108       // Castling extension
1109       if (type_of(move) == CASTLING)
1110           extension = 1;
1111
1112       // Late irreversible move extension
1113       if (   move == ttMove
1114           && pos.rule50_count() > 80
1115           && (captureOrPromotion || type_of(movedPiece) == PAWN))
1116           extension = 2;
1117
1118       // Add extension to new depth
1119       newDepth += extension;
1120
1121       // Speculative prefetch as early as possible
1122       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1123
1124       // Check for legality just before making the move
1125       if (!rootNode && !pos.legal(move))
1126       {
1127           ss->moveCount = --moveCount;
1128           continue;
1129       }
1130
1131       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1132       ss->currentMove = move;
1133       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1134                                                                 [captureOrPromotion]
1135                                                                 [movedPiece]
1136                                                                 [to_sq(move)];
1137
1138       // Step 15. Make the move
1139       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1140
1141       // Step 16. Reduced depth search (LMR, ~200 Elo). If the move fails high it will be
1142       // re-searched at full depth.
1143       if (    depth >= 3
1144           &&  moveCount > 1 + 2 * rootNode
1145           && (!rootNode || thisThread->best_move_count(move) == 0)
1146           && (  !captureOrPromotion
1147               || moveCountPruning
1148               || ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] <= alpha
1149               || cutNode
1150               || thisThread->ttHitAverage < 415 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024))
1151       {
1152           Depth r = reduction(improving, depth, moveCount);
1153
1154           // Decrease reduction if the ttHit running average is large
1155           if (thisThread->ttHitAverage > 473 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024)
1156               r--;
1157
1158           // Reduction if other threads are searching this position
1159           if (th.marked())
1160               r++;
1161
1162           // Decrease reduction if position is or has been on the PV (~10 Elo)
1163           if (ttPv)
1164               r -= 2;
1165
1166           if (moveCountPruning && !formerPv)
1167               r++;
1168
1169           // Decrease reduction if opponent's move count is high (~5 Elo)
1170           if ((ss-1)->moveCount > 13)
1171               r--;
1172
1173           // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~3 Elo)
1174           if (singularQuietLMR)
1175               r -= 1 + formerPv;
1176
1177           if (!captureOrPromotion)
1178           {
1179               // Increase reduction if ttMove is a capture (~5 Elo)
1180               if (ttCapture)
1181                   r++;
1182
1183               // Increase reduction for cut nodes (~10 Elo)
1184               if (cutNode)
1185                   r += 2;
1186
1187               // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
1188               // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
1189               // hence break make_move(). (~2 Elo)
1190               else if (    type_of(move) == NORMAL
1191                        && !pos.see_ge(reverse_move(move)))
1192                   r -= 2 + ttPv - (type_of(movedPiece) == PAWN);
1193
1194               ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1195                              + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1196                              + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1197                              + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1198                              - 4826;
1199
1200               // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score (~10 Elo)
1201               if (ss->statScore >= -100 && (ss-1)->statScore < -112)
1202                   r--;
1203
1204               else if ((ss-1)->statScore >= -125 && ss->statScore < -138)
1205                   r++;
1206
1207               // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1208               r -= ss->statScore / 14615;
1209           }
1210           else
1211           {
1212             // Increase reduction for captures/promotions if late move and at low depth
1213             if (depth < 8 && moveCount > 2)
1214                 r++;
1215
1216             // Unless giving check, this capture is likely bad
1217             if (   !givesCheck
1218                 && ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] + 211 * depth <= alpha)
1219                 r++;
1220           }
1221
1222           Depth d = Utility::clamp(newDepth - r, 1, newDepth);
1223
1224           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1225
1226           doFullDepthSearch = value > alpha && d != newDepth;
1227
1228           didLMR = true;
1229       }
1230       else
1231       {
1232           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1233
1234           didLMR = false;
1235       }
1236
1237       // Step 17. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1238       if (doFullDepthSearch)
1239       {
1240           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1241
1242           if (didLMR && !captureOrPromotion)
1243           {
1244               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1245                                         : -stat_bonus(newDepth);
1246
1247               if (move == ss->killers[0])
1248                   bonus += bonus / 4;
1249
1250               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1251           }
1252       }
1253
1254       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1255       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1256       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1257       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1258       {
1259           (ss+1)->pv = pv;
1260           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1261
1262           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false);
1263       }
1264
1265       // Step 18. Undo move
1266       pos.undo_move(move);
1267
1268       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1269
1270       // Step 19. Check for a new best move
1271       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1272       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1273       // updating best move, PV and TT.
1274       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1275           return VALUE_ZERO;
1276
1277       if (rootNode)
1278       {
1279           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1280                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1281
1282           // PV move or new best move?
1283           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1284           {
1285               rm.score = value;
1286               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1287               rm.pv.resize(1);
1288
1289               assert((ss+1)->pv);
1290
1291               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1292                   rm.pv.push_back(*m);
1293
1294               // We record how often the best move has been changed in each
1295               // iteration. This information is used for time management: when
1296               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1297               if (moveCount > 1)
1298                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1299           }
1300           else
1301               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1302               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1303               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1304               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1305       }
1306
1307       if (value > bestValue)
1308       {
1309           bestValue = value;
1310
1311           if (value > alpha)
1312           {
1313               bestMove = move;
1314
1315               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1316                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1317
1318               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1319                   alpha = value;
1320               else
1321               {
1322                   assert(value >= beta); // Fail high
1323                   ss->statScore = 0;
1324                   break;
1325               }
1326           }
1327       }
1328
1329       if (move != bestMove)
1330       {
1331           if (captureOrPromotion && captureCount < 32)
1332               capturesSearched[captureCount++] = move;
1333
1334           else if (!captureOrPromotion && quietCount < 64)
1335               quietsSearched[quietCount++] = move;
1336       }
1337     }
1338
1339     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1340     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1341     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1342     /*
1343        if (Threads.stop)
1344         return VALUE_DRAW;
1345     */
1346
1347     // Step 20. Check for mate and stalemate
1348     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1349     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1350     // return a fail low score.
1351
1352     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1353
1354     if (!moveCount)
1355         bestValue = excludedMove ? alpha
1356                    :     ss->inCheck ? mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1357
1358     else if (bestMove)
1359         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1360                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1361
1362     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1363     else if (   (depth >= 3 || PvNode)
1364              && !priorCapture)
1365         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth));
1366
1367     if (PvNode)
1368         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1369
1370     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1371         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ttPv,
1372                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1373                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1374                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1375
1376     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1377
1378     return bestValue;
1379   }
1380
1381
1382   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1383   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1384   template <NodeType NT>
1385   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1386
1387     constexpr bool PvNode = NT == PV;
1388
1389     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1390     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1391     assert(depth <= 0);
1392
1393     Move pv[MAX_PLY+1];
1394     StateInfo st;
1395     TTEntry* tte;
1396     Key posKey;
1397     Move ttMove, move, bestMove;
1398     Depth ttDepth;
1399     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1400     bool ttHit, pvHit, givesCheck, captureOrPromotion;
1401     int moveCount;
1402
1403     if (PvNode)
1404     {
1405         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1406         (ss+1)->pv = pv;
1407         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1408     }
1409
1410     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1411     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
1412     bestMove = MOVE_NONE;
1413     ss->inCheck = pos.checkers();
1414     moveCount = 0;
1415
1416     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1417     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1418         || ss->ply >= MAX_PLY)
1419         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1420
1421     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1422
1423     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1424     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1425     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1426     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1427                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1428     // Transposition table lookup
1429     posKey = pos.key();
1430     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
1431     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1432     ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1433     pvHit = ttHit && tte->is_pv();
1434
1435     if (  !PvNode
1436         && ttHit
1437         && tte->depth() >= ttDepth
1438         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1439         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1440                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
1441         return ttValue;
1442
1443     // Evaluate the position statically
1444     if (ss->inCheck)
1445     {
1446         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1447         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1448     }
1449     else
1450     {
1451         if (ttHit)
1452         {
1453             // Never assume anything about values stored in TT
1454             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1455                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1456
1457             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1458             if (    ttValue != VALUE_NONE
1459                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1460                 bestValue = ttValue;
1461         }
1462         else
1463             ss->staticEval = bestValue =
1464             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1465                                              : -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
1466
1467         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1468         if (bestValue >= beta)
1469         {
1470             if (!ttHit)
1471                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1472                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1473
1474             return bestValue;
1475         }
1476
1477         if (PvNode && bestValue > alpha)
1478             alpha = bestValue;
1479
1480         futilityBase = bestValue + 141;
1481     }
1482
1483     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1484                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1485                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1486
1487     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1488     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1489     // queen and checking knight promotions, and other checks(only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1490     // will be generated.
1491     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1492                                       &thisThread->captureHistory,
1493                                       contHist,
1494                                       to_sq((ss-1)->currentMove));
1495
1496     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1497     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1498     {
1499       assert(is_ok(move));
1500
1501       givesCheck = pos.gives_check(move);
1502       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1503
1504       moveCount++;
1505
1506       // Futility pruning
1507       if (   !ss->inCheck
1508           && !givesCheck
1509           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1510           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1511       {
1512           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1513
1514           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1515
1516           if (futilityValue <= alpha)
1517           {
1518               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1519               continue;
1520           }
1521
1522           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1523           {
1524               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1525               continue;
1526           }
1527       }
1528
1529       // Do not search moves with negative SEE values
1530       if (  !ss->inCheck && !pos.see_ge(move))
1531           continue;
1532
1533       // Speculative prefetch as early as possible
1534       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1535
1536       // Check for legality just before making the move
1537       if (!pos.legal(move))
1538       {
1539           moveCount--;
1540           continue;
1541       }
1542
1543       ss->currentMove = move;
1544       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1545                                                                 [captureOrPromotion]
1546                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1547                                                                 [to_sq(move)];
1548
1549       // Make and search the move
1550       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1551       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1552       pos.undo_move(move);
1553
1554       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1555
1556       // Check for a new best move
1557       if (value > bestValue)
1558       {
1559           bestValue = value;
1560
1561           if (value > alpha)
1562           {
1563               bestMove = move;
1564
1565               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1566                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1567
1568               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1569                   alpha = value;
1570               else
1571                   break; // Fail high
1572           }
1573        }
1574     }
1575
1576     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1577     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1578     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1579         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1580
1581     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1582               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1583               PvNode && bestValue > oldAlpha  ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1584               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1585
1586     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1587
1588     return bestValue;
1589   }
1590
1591
1592   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1593   // "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1594   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1595
1596   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1597
1598     assert(v != VALUE_NONE);
1599
1600     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1601           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1602   }
1603
1604
1605   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1606   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1607   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root". However,
1608   // for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1609   // and the graph history interaction, we return an optimal TB score instead.
1610
1611   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1612
1613     if (v == VALUE_NONE)
1614         return VALUE_NONE;
1615
1616     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1617     {
1618         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1619             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1620
1621         return v - ply;
1622     }
1623
1624     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1625     {
1626         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1627             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1628
1629         return v + ply;
1630     }
1631
1632     return v;
1633   }
1634
1635
1636   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1637
1638   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1639
1640     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1641         *pv++ = *childPv++;
1642     *pv = MOVE_NONE;
1643   }
1644
1645
1646   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1647
1648   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1649                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1650
1651     int bonus1, bonus2;
1652     Color us = pos.side_to_move();
1653     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1654     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1655     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1656     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1657
1658     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1659     bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1               // larger bonus
1660                                             : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
1661
1662     if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1663     {
1664         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2, depth);
1665
1666         // Decrease all the non-best quiet moves
1667         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1668         {
1669             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1670             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1671         }
1672     }
1673     else
1674         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1675
1676     // Extra penalty for a quiet TT or main killer move in previous ply when it gets refuted
1677     if (   ((ss-1)->moveCount == 1 || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1678         && !pos.captured_piece())
1679             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1680
1681     // Decrease all the non-best capture moves
1682     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1683     {
1684         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1685         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1686         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1687     }
1688   }
1689
1690
1691   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1692   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1693
1694   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1695
1696     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1697     {
1698         if (ss->inCheck && i > 2)
1699             break;
1700         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1701             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1702     }
1703   }
1704
1705
1706   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1707
1708   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth) {
1709
1710     if (ss->killers[0] != move)
1711     {
1712         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1713         ss->killers[0] = move;
1714     }
1715
1716     Color us = pos.side_to_move();
1717     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1718     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1719     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1720
1721     if (type_of(pos.moved_piece(move)) != PAWN)
1722         thisThread->mainHistory[us][from_to(reverse_move(move))] << -bonus;
1723
1724     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1725     {
1726         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1727         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1728     }
1729
1730     if (depth > 11 && ss->ply < MAX_LPH)
1731         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply][from_to(move)] << stat_bonus(depth - 6);
1732   }
1733
1734   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1735   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1736
1737   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1738
1739     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1740     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1741
1742     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1743     Value topScore = rootMoves[0].score;
1744     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1745     int weakness = 120 - 2 * level;
1746     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1747
1748     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1749     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1750     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1751     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1752     {
1753         // This is our magic formula
1754         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1755                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1756
1757         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1758         {
1759             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1760             best = rootMoves[i].pv[0];
1761         }
1762     }
1763
1764     return best;
1765   }
1766
1767 } // namespace
1768
1769
1770 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1771 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1772
1773 void MainThread::check_time() {
1774
1775   if (--callsCnt > 0)
1776       return;
1777
1778   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1779   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1780
1781   static TimePoint lastInfoTime = now();
1782
1783   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1784   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1785
1786   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1787   {
1788       lastInfoTime = tick;
1789       dbg_print();
1790   }
1791
1792   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1793   if (ponder)
1794       return;
1795
1796   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1797       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1798       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1799       Threads.stop = true;
1800 }
1801
1802
1803 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1804 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1805
1806 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1807
1808   std::stringstream ss;
1809   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1810   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1811   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1812   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1813   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1814   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1815
1816   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1817   {
1818       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1819
1820       if (depth == 1 && !updated)
1821           continue;
1822
1823       Depth d = updated ? depth : depth - 1;
1824       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1825
1826       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1827       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1828
1829       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1830           ss << "\n";
1831
1832       ss << "info"
1833          << " depth "    << d
1834          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1835          << " multipv "  << i + 1
1836          << " score "    << UCI::value(v);
1837
1838       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1839           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1840
1841       if (!tb && i == pvIdx)
1842           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1843
1844       ss << " nodes "    << nodesSearched
1845          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1846
1847       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1848           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1849
1850       ss << " tbhits "   << tbHits
1851          << " time "     << elapsed
1852          << " pv";
1853
1854       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1855           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1856   }
1857
1858   return ss.str();
1859 }
1860
1861
1862 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1863 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1864 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1865 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1866
1867 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1868
1869     StateInfo st;
1870     bool ttHit;
1871
1872     assert(pv.size() == 1);
1873
1874     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1875         return false;
1876
1877     pos.do_move(pv[0], st);
1878     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1879
1880     if (ttHit)
1881     {
1882         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1883         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1884             pv.push_back(m);
1885     }
1886
1887     pos.undo_move(pv[0]);
1888     return pv.size() > 1;
1889 }
1890
1891 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1892
1893     RootInTB = false;
1894     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1895     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1896     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1897     bool dtz_available = true;
1898
1899     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1900     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1901     if (Cardinality > MaxCardinality)
1902     {
1903         Cardinality = MaxCardinality;
1904         ProbeDepth = 0;
1905     }
1906
1907     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1908     {
1909         // Rank moves using DTZ tables
1910         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1911
1912         if (!RootInTB)
1913         {
1914             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1915             dtz_available = false;
1916             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1917         }
1918     }
1919
1920     if (RootInTB)
1921     {
1922         // Sort moves according to TB rank
1923         std::sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
1924                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
1925
1926         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
1927         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
1928             Cardinality = 0;
1929     }
1930     else
1931     {
1932         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
1933         for (auto& m : rootMoves)
1934             m.tbRank = 0;
1935     }
1936 }