1aaf53d84d1b018374a7bc612d57e34e968c5d35
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2021 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
4
5   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
6   it under the terms of the GNU General Public License as published by
7   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
8   (at your option) any later version.
9
10   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
11   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13   GNU General Public License for more details.
14
15   You should have received a copy of the GNU General Public License
16   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
17 */
18
19 #include <algorithm>
20 #include <cassert>
21 #include <cmath>
22 #include <cstring>   // For std::memset
23 #include <iostream>
24 #include <sstream>
25
26 #include "evaluate.h"
27 #include "misc.h"
28 #include "movegen.h"
29 #include "movepick.h"
30 #include "position.h"
31 #include "search.h"
32 #include "thread.h"
33 #include "timeman.h"
34 #include "tt.h"
35 #include "uci.h"
36 #include "syzygy/tbprobe.h"
37
38 namespace Stockfish {
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, Root };
63
64   // Futility margin
65   Value futility_margin(Depth d, bool improving) {
66     return Value(214 * (d - improving));
67   }
68
69   // Reductions lookup table, initialized at startup
70   int Reductions[MAX_MOVES]; // [depth or moveNumber]
71
72   Depth reduction(bool i, Depth d, int mn, bool rangeReduction) {
73     int r = Reductions[d] * Reductions[mn];
74     return (r + 534) / 1024 + (!i && r > 904) + rangeReduction;
75   }
76
77   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
78     return (3 + depth * depth) / (2 - improving);
79   }
80
81   // History and stats update bonus, based on depth
82   int stat_bonus(Depth d) {
83     return std::min((6 * d + 229) * d - 215 , 2000);
84   }
85
86   // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3-fold blindness
87   Value value_draw(Thread* thisThread) {
88     return VALUE_DRAW + Value(2 * (thisThread->nodes & 1) - 1);
89   }
90
91   // Check if the current thread is in a search explosion
92   ExplosionState search_explosion(Thread* thisThread) {
93
94     uint64_t nodesNow = thisThread->nodes;
95     bool explosive =    thisThread->doubleExtensionAverage[WHITE].is_greater(2, 100)
96                      || thisThread->doubleExtensionAverage[BLACK].is_greater(2, 100);
97
98     if (explosive)
99        thisThread->nodesLastExplosive = nodesNow;
100     else
101        thisThread->nodesLastNormal = nodesNow;
102
103     if (   explosive
104         && thisThread->state == EXPLOSION_NONE
105         && nodesNow - thisThread->nodesLastNormal > 6000000)
106         thisThread->state = MUST_CALM_DOWN;
107
108     if (   thisThread->state == MUST_CALM_DOWN
109         && nodesNow - thisThread->nodesLastExplosive > 6000000)
110         thisThread->state = EXPLOSION_NONE;
111
112     return thisThread->state;
113   }
114
115   // Skill structure is used to implement strength limit
116   struct Skill {
117     explicit Skill(int l) : level(l) {}
118     bool enabled() const { return level < 20; }
119     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + level; }
120     Move pick_best(size_t multiPV);
121
122     int level;
123     Move best = MOVE_NONE;
124   };
125
126   template <NodeType nodeType>
127   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
128
129   template <NodeType nodeType>
130   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
131
132   Value value_to_tt(Value v, int ply);
133   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c);
134   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
135   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
136   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth);
137   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
138                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth);
139
140   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
141   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
142   template<bool Root>
143   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
144
145     StateInfo st;
146     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
147
148     uint64_t cnt, nodes = 0;
149     const bool leaf = (depth == 2);
150
151     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
152     {
153         if (Root && depth <= 1)
154             cnt = 1, nodes++;
155         else
156         {
157             pos.do_move(m, st);
158             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - 1);
159             nodes += cnt;
160             pos.undo_move(m);
161         }
162         if (Root)
163             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
164     }
165     return nodes;
166   }
167
168 } // namespace
169
170
171 /// Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
172
173 void Search::init() {
174
175   for (int i = 1; i < MAX_MOVES; ++i)
176       Reductions[i] = int((21.9 + std::log(Threads.size()) / 2) * std::log(i));
177 }
178
179
180 /// Search::clear() resets search state to its initial value
181
182 void Search::clear() {
183
184   Threads.main()->wait_for_search_finished();
185
186   Time.availableNodes = 0;
187   TT.clear();
188   Threads.clear();
189   Tablebases::init(Options["SyzygyPath"]); // Free mapped files
190 }
191
192
193 /// MainThread::search() is started when the program receives the UCI 'go'
194 /// command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
195
196 void MainThread::search() {
197
198   if (Limits.perft)
199   {
200       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft);
201       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
202       return;
203   }
204
205   Color us = rootPos.side_to_move();
206   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
207   TT.new_search();
208
209   Eval::NNUE::verify();
210
211   if (rootMoves.empty())
212   {
213       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
214       sync_cout << "info depth 0 score "
215                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
216                 << sync_endl;
217   }
218   else
219   {
220       Threads.start_searching(); // start non-main threads
221       Thread::search();          // main thread start searching
222   }
223
224   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
225   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
226   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
227   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
228   // until the GUI sends one of those commands.
229
230   while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
231   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
232
233   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
234   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
235   Threads.stop = true;
236
237   // Wait until all threads have finished
238   Threads.wait_for_search_finished();
239
240   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
241   // the available ones before exiting.
242   if (Limits.npmsec)
243       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
244
245   Thread* bestThread = this;
246
247   if (   int(Options["MultiPV"]) == 1
248       && !Limits.depth
249       && !(Skill(Options["Skill Level"]).enabled() || int(Options["UCI_LimitStrength"]))
250       && rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
251       bestThread = Threads.get_best_thread();
252
253   bestPreviousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
254
255   // Send again PV info if we have a new best thread
256   if (bestThread != this)
257       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE) << sync_endl;
258
259   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
260
261   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
262       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
263
264   std::cout << sync_endl;
265 }
266
267
268 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
269 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
270 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
271
272 void Thread::search() {
273
274   // To allow access to (ss-7) up to (ss+2), the stack must be oversized.
275   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
276   // which accesses its argument at ss-6, also near the root.
277   // The latter is needed for statScore and killer initialization.
278   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
279   Move  pv[MAX_PLY+1];
280   Value bestValue, alpha, beta, delta;
281   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
282   Depth lastBestMoveDepth = 0;
283   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
284   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
285   Color us = rootPos.side_to_move();
286   int iterIdx = 0;
287
288   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
289   for (int i = 7; i > 0; i--)
290       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
291
292   for (int i = 0; i <= MAX_PLY + 2; ++i)
293       (ss+i)->ply = i;
294
295   ss->pv = pv;
296
297   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
298   beta = VALUE_INFINITE;
299
300   if (mainThread)
301   {
302       if (mainThread->bestPreviousScore == VALUE_INFINITE)
303           for (int i = 0; i < 4; ++i)
304               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
305       else
306           for (int i = 0; i < 4; ++i)
307               mainThread->iterValue[i] = mainThread->bestPreviousScore;
308   }
309
310   std::copy(&lowPlyHistory[2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, &lowPlyHistory[0][0]);
311   std::fill(&lowPlyHistory[MAX_LPH - 2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, 0);
312
313   size_t multiPV = size_t(Options["MultiPV"]);
314
315   // Pick integer skill levels, but non-deterministically round up or down
316   // such that the average integer skill corresponds to the input floating point one.
317   // UCI_Elo is converted to a suitable fractional skill level, using anchoring
318   // to CCRL Elo (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo
319   // for match (TC 60+0.6) results spanning a wide range of k values.
320   PRNG rng(now());
321   double floatLevel = Options["UCI_LimitStrength"] ?
322                       std::clamp(std::pow((Options["UCI_Elo"] - 1346.6) / 143.4, 1 / 0.806), 0.0, 20.0) :
323                         double(Options["Skill Level"]);
324   int intLevel = int(floatLevel) +
325                  ((floatLevel - int(floatLevel)) * 1024 > rng.rand<unsigned>() % 1024  ? 1 : 0);
326   Skill skill(intLevel);
327
328   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
329   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
330   if (skill.enabled())
331       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
332
333   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
334
335   doubleExtensionAverage[WHITE].set(0, 100);  // initialize the running average at 0%
336   doubleExtensionAverage[BLACK].set(0, 100);  // initialize the running average at 0%
337
338   nodesLastExplosive = nodes;
339   nodesLastNormal    = nodes;
340   state = EXPLOSION_NONE;
341   trend = SCORE_ZERO;
342
343   int searchAgainCounter = 0;
344
345   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
346   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
347          && !Threads.stop
348          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth > Limits.depth))
349   {
350       // Age out PV variability metric
351       if (mainThread)
352           totBestMoveChanges /= 2;
353
354       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
355       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
356       for (RootMove& rm : rootMoves)
357           rm.previousScore = rm.score;
358
359       size_t pvFirst = 0;
360       pvLast = 0;
361
362       if (!Threads.increaseDepth)
363          searchAgainCounter++;
364
365       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
366       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
367       {
368           if (pvIdx == pvLast)
369           {
370               pvFirst = pvLast;
371               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
372                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
373                       break;
374           }
375
376           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
377           selDepth = 0;
378
379           // Reset aspiration window starting size
380           if (rootDepth >= 4)
381           {
382               Value prev = rootMoves[pvIdx].previousScore;
383               delta = Value(17);
384               alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
385               beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
386
387               // Adjust trend based on root move's previousScore (dynamic contempt)
388               int tr = 113 * prev / (abs(prev) + 147);
389
390               trend = (us == WHITE ?  make_score(tr, tr / 2)
391                                    : -make_score(tr, tr / 2));
392           }
393
394           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
395           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
396           // high/low anymore.
397           int failedHighCnt = 0;
398           while (true)
399           {
400               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - searchAgainCounter);
401               bestValue = Stockfish::search<Root>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
402
403               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
404               // is done with a stable algorithm because all the values but the
405               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
406               // and we want to keep the same order for all the moves except the
407               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
408               // search the already searched PV lines are preserved.
409               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
410
411               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
412               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
413               // the previous iteration.
414               if (Threads.stop)
415                   break;
416
417               // When failing high/low give some update (without cluttering
418               // the UI) before a re-search.
419               if (   mainThread
420                   && multiPV == 1
421                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
422                   && Time.elapsed() > 3000)
423                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
424
425               // In case of failing low/high increase aspiration window and
426               // re-search, otherwise exit the loop.
427               if (bestValue <= alpha)
428               {
429                   beta = (alpha + beta) / 2;
430                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
431
432                   failedHighCnt = 0;
433                   if (mainThread)
434                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
435               }
436               else if (bestValue >= beta)
437               {
438                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
439                   ++failedHighCnt;
440               }
441               else
442                   break;
443
444               delta += delta / 4 + 5;
445
446               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
447           }
448
449           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
450           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
451
452           if (    mainThread
453               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
454               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
455       }
456
457       if (!Threads.stop)
458           completedDepth = rootDepth;
459
460       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
461          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
462          lastBestMoveDepth = rootDepth;
463       }
464
465       // Have we found a "mate in x"?
466       if (   Limits.mate
467           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
468           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
469           Threads.stop = true;
470
471       if (!mainThread)
472           continue;
473
474       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
475       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
476           skill.pick_best(multiPV);
477
478       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
479       if (    Limits.use_time_management()
480           && !Threads.stop
481           && !mainThread->stopOnPonderhit)
482       {
483           double fallingEval = (318 + 6 * (mainThread->bestPreviousScore - bestValue)
484                                     + 6 * (mainThread->iterValue[iterIdx] - bestValue)) / 825.0;
485           fallingEval = std::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
486
487           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
488           timeReduction = lastBestMoveDepth + 9 < completedDepth ? 1.92 : 0.95;
489           double reduction = (1.47 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.32 * timeReduction);
490
491           // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
492           for (Thread* th : Threads)
493           {
494               totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
495               th->bestMoveChanges = 0;
496           }
497           double bestMoveInstability = 1.073 + std::max(1.0, 2.25 - 9.9 / rootDepth)
498                                               * totBestMoveChanges / Threads.size();
499           double totalTime = Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability;
500
501           // Cap used time in case of a single legal move for a better viewer experience in tournaments
502           // yielding correct scores and sufficiently fast moves.
503           if (rootMoves.size() == 1)
504               totalTime = std::min(500.0, totalTime);
505
506           // Stop the search if we have exceeded the totalTime
507           if (Time.elapsed() > totalTime)
508           {
509               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
510               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
511               if (mainThread->ponder)
512                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
513               else
514                   Threads.stop = true;
515           }
516           else if (   Threads.increaseDepth
517                    && !mainThread->ponder
518                    && Time.elapsed() > totalTime * 0.58)
519                    Threads.increaseDepth = false;
520           else
521                    Threads.increaseDepth = true;
522       }
523
524       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
525       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
526   }
527
528   if (!mainThread)
529       return;
530
531   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
532
533   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
534   if (skill.enabled())
535       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
536                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
537 }
538
539
540 namespace {
541
542   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
543
544   template <NodeType nodeType>
545   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
546
547     Thread* thisThread = pos.this_thread();
548
549     // Step 0. Limit search explosion
550     if (   ss->ply > 10
551         && search_explosion(thisThread) == MUST_CALM_DOWN
552         && depth > (ss-1)->depth)
553        depth = (ss-1)->depth;
554
555     constexpr bool PvNode = nodeType != NonPV;
556     constexpr bool rootNode = nodeType == Root;
557     const Depth maxNextDepth = rootNode ? depth : depth + 1;
558
559     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
560     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
561     if (   !rootNode
562         && pos.rule50_count() >= 3
563         && alpha < VALUE_DRAW
564         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
565     {
566         alpha = value_draw(pos.this_thread());
567         if (alpha >= beta)
568             return alpha;
569     }
570
571     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
572     if (depth <= 0)
573         return qsearch<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta);
574
575     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
576     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
577     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
578     assert(!(PvNode && cutNode));
579
580     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
581     StateInfo st;
582     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
583
584     TTEntry* tte;
585     Key posKey;
586     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
587     Depth extension, newDepth;
588     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue, probCutBeta;
589     bool givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
590     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning,
591          ttCapture, singularQuietLMR, noLMRExtension;
592     Piece movedPiece;
593     int moveCount, captureCount, quietCount, bestMoveCount;
594
595     // Step 1. Initialize node
596     ss->inCheck        = pos.checkers();
597     priorCapture       = pos.captured_piece();
598     Color us           = pos.side_to_move();
599     moveCount          = bestMoveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
600     bestValue          = -VALUE_INFINITE;
601     maxValue           = VALUE_INFINITE;
602
603     // Check for the available remaining time
604     if (thisThread == Threads.main())
605         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
606
607     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
608     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
609         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
610
611     if (!rootNode)
612     {
613         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
614         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
615             || pos.is_draw(ss->ply)
616             || ss->ply >= MAX_PLY)
617             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
618                                                         : value_draw(pos.this_thread());
619
620         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
621         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
622         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
623         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
624         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
625         // mate. In this case return a fail-high score.
626         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
627         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
628         if (alpha >= beta)
629             return alpha;
630     }
631
632     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
633
634     (ss+1)->ttPv         = false;
635     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
636     (ss+2)->killers[0]   = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
637     ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions;
638     ss->depth            = depth;
639     Square prevSq        = to_sq((ss-1)->currentMove);
640
641     // Update the running average statistics for double extensions
642     thisThread->doubleExtensionAverage[us].update(ss->depth > (ss-1)->depth);
643
644     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
645     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
646     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
647     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
648     // LMR which are based on the statScore of parent position.
649     if (!rootNode)
650         (ss+2)->statScore = 0;
651
652     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
653     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
654     // position key in case of an excluded move.
655     excludedMove = ss->excludedMove;
656     posKey = excludedMove == MOVE_NONE ? pos.key() : pos.key() ^ make_key(excludedMove);
657     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
658     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
659     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
660             : ss->ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
661     ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
662     if (!excludedMove)
663         ss->ttPv = PvNode || (ss->ttHit && tte->is_pv());
664
665     // Update low ply history for previous move if we are near root and position is or has been in PV
666     if (   ss->ttPv
667         && depth > 12
668         && ss->ply - 1 < MAX_LPH
669         && !priorCapture
670         && is_ok((ss-1)->currentMove))
671         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply - 1][from_to((ss-1)->currentMove)] << stat_bonus(depth - 5);
672
673     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
674     if (  !PvNode
675         && ss->ttHit
676         && tte->depth() >= depth
677         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
678         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
679                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
680     {
681         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
682         if (ttMove)
683         {
684             if (ttValue >= beta)
685             {
686                 // Bonus for a quiet ttMove that fails high
687                 if (!ttCapture)
688                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth), depth);
689
690                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply
691                 if ((ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
692                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
693             }
694             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
695             else if (!ttCapture)
696             {
697                 int penalty = -stat_bonus(depth);
698                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
699                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
700             }
701         }
702
703         // Partial workaround for the graph history interaction problem
704         // For high rule50 counts don't produce transposition table cutoffs.
705         if (pos.rule50_count() < 90)
706             return ttValue;
707     }
708
709     // Step 5. Tablebases probe
710     if (!rootNode && TB::Cardinality)
711     {
712         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
713
714         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
715             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
716             &&  pos.rule50_count() == 0
717             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
718         {
719             TB::ProbeState err;
720             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
721
722             // Force check of time on the next occasion
723             if (thisThread == Threads.main())
724                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
725
726             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
727             {
728                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
729
730                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
731
732                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
733                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
734                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
735                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
736
737                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
738                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
739
740                 if (    b == BOUND_EXACT
741                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
742                 {
743                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, b,
744                               std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
745                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
746
747                     return value;
748                 }
749
750                 if (PvNode)
751                 {
752                     if (b == BOUND_LOWER)
753                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
754                     else
755                         maxValue = value;
756                 }
757             }
758         }
759     }
760
761     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
762
763     // Step 6. Static evaluation of the position
764     if (ss->inCheck)
765     {
766         // Skip early pruning when in check
767         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
768         improving = false;
769         goto moves_loop;
770     }
771     else if (ss->ttHit)
772     {
773         // Never assume anything about values stored in TT
774         ss->staticEval = eval = tte->eval();
775         if (eval == VALUE_NONE)
776             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
777
778         // Randomize draw evaluation
779         if (eval == VALUE_DRAW)
780             eval = value_draw(thisThread);
781
782         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
783         if (    ttValue != VALUE_NONE
784             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
785             eval = ttValue;
786     }
787     else
788     {
789         // In case of null move search use previous static eval with a different sign
790         if ((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL)
791             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
792         else
793             ss->staticEval = eval = -(ss-1)->staticEval;
794
795         // Save static evaluation into transposition table
796         if(!excludedMove)
797         tte->save(posKey, VALUE_NONE, ss->ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
798     }
799
800     // Use static evaluation difference to improve quiet move ordering
801     if (is_ok((ss-1)->currentMove) && !(ss-1)->inCheck && !priorCapture)
802     {
803         int bonus = std::clamp(-depth * 4 * int((ss-1)->staticEval + ss->staticEval), -1000, 1000);
804         thisThread->mainHistory[~us][from_to((ss-1)->currentMove)] << bonus;
805     }
806
807     // Set up improving flag that is used in various pruning heuristics
808     // We define position as improving if static evaluation of position is better
809     // Than the previous static evaluation at our turn
810     // In case of us being in check at our previous move we look at move prior to it
811     improving =  (ss-2)->staticEval == VALUE_NONE
812                ? ss->staticEval > (ss-4)->staticEval || (ss-4)->staticEval == VALUE_NONE
813                : ss->staticEval > (ss-2)->staticEval;
814
815     // Step 7. Futility pruning: child node (~50 Elo).
816     // The depth condition is important for mate finding.
817     if (   !PvNode
818         &&  depth < 9
819         &&  eval - futility_margin(depth, improving) >= beta
820         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN) // Do not return unproven wins
821         return eval;
822
823     // Step 8. Null move search with verification search (~40 Elo)
824     if (   !PvNode
825         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
826         && (ss-1)->statScore < 23767
827         &&  eval >= beta
828         &&  eval >= ss->staticEval
829         &&  ss->staticEval >= beta - 20 * depth - 22 * improving + 168 * ss->ttPv + 177
830         && !excludedMove
831         &&  pos.non_pawn_material(us)
832         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
833     {
834         assert(eval - beta >= 0);
835
836         // Null move dynamic reduction based on depth and value
837         Depth R = std::min(int(eval - beta) / 205, 3) + depth / 3 + 4;
838
839         ss->currentMove = MOVE_NULL;
840         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
841
842         pos.do_null_move(st);
843
844         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
845
846         pos.undo_null_move();
847
848         if (nullValue >= beta)
849         {
850             // Do not return unproven mate or TB scores
851             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
852                 nullValue = beta;
853
854             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 14))
855                 return nullValue;
856
857             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
858
859             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
860             // for us, until ply exceeds nmpMinPly.
861             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
862             thisThread->nmpColor = us;
863
864             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
865
866             thisThread->nmpMinPly = 0;
867
868             if (v >= beta)
869                 return nullValue;
870         }
871     }
872
873     probCutBeta = beta + 209 - 44 * improving;
874
875     // Step 9. ProbCut (~4 Elo)
876     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
877     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
878     if (   !PvNode
879         &&  depth > 4
880         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
881         // if value from transposition table is lower than probCutBeta, don't attempt probCut
882         // there and in further interactions with transposition table cutoff depth is set to depth - 3
883         // because probCut search has depth set to depth - 4 but we also do a move before it
884         // so effective depth is equal to depth - 3
885         && !(   ss->ttHit
886              && tte->depth() >= depth - 3
887              && ttValue != VALUE_NONE
888              && ttValue < probCutBeta))
889     {
890         assert(probCutBeta < VALUE_INFINITE);
891
892         MovePicker mp(pos, ttMove, probCutBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
893         int probCutCount = 0;
894         bool ttPv = ss->ttPv;
895         ss->ttPv = false;
896
897         while (   (move = mp.next_move()) != MOVE_NONE
898                && probCutCount < 2 + 2 * cutNode)
899             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
900             {
901                 assert(pos.capture_or_promotion(move));
902                 assert(depth >= 5);
903
904                 captureOrPromotion = true;
905                 probCutCount++;
906
907                 ss->currentMove = move;
908                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
909                                                                           [captureOrPromotion]
910                                                                           [pos.moved_piece(move)]
911                                                                           [to_sq(move)];
912
913                 pos.do_move(move, st);
914
915                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
916                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1);
917
918                 // If the qsearch held, perform the regular search
919                 if (value >= probCutBeta)
920                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1, depth - 4, !cutNode);
921
922                 pos.undo_move(move);
923
924                 if (value >= probCutBeta)
925                 {
926                     // if transposition table doesn't have equal or more deep info write probCut data into it
927                     if ( !(ss->ttHit
928                        && tte->depth() >= depth - 3
929                        && ttValue != VALUE_NONE))
930                         tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ttPv,
931                             BOUND_LOWER,
932                             depth - 3, move, ss->staticEval);
933                     return value;
934                 }
935             }
936          ss->ttPv = ttPv;
937     }
938
939     // Step 10. If the position is not in TT, decrease depth by 2 or 1 depending on node type
940     if (   PvNode
941         && depth >= 6
942         && !ttMove)
943         depth -= 2;
944
945     if (   cutNode
946         && depth >= 9
947         && !ttMove)
948         depth--;
949
950 moves_loop: // When in check, search starts here
951
952     int rangeReduction = 0;
953
954     // Step 11. A small Probcut idea, when we are in check
955     probCutBeta = beta + 409;
956     if (   ss->inCheck
957         && !PvNode
958         && depth >= 4
959         && ttCapture
960         && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
961         && tte->depth() >= depth - 3
962         && ttValue >= probCutBeta
963         && abs(ttValue) <= VALUE_KNOWN_WIN
964         && abs(beta) <= VALUE_KNOWN_WIN
965        )
966         return probCutBeta;
967
968
969     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
970                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
971                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
972
973     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
974
975     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
976                                       &thisThread->lowPlyHistory,
977                                       &captureHistory,
978                                       contHist,
979                                       countermove,
980                                       ss->killers,
981                                       ss->ply);
982
983     value = bestValue;
984     singularQuietLMR = moveCountPruning = noLMRExtension = false;
985
986     // Indicate PvNodes that will probably fail low if the node was searched
987     // at a depth equal or greater than the current depth, and the result of this search was a fail low.
988     bool likelyFailLow =    PvNode
989                          && ttMove
990                          && (tte->bound() & BOUND_UPPER)
991                          && tte->depth() >= depth;
992
993     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
994     // or a beta cutoff occurs.
995     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
996     {
997       assert(is_ok(move));
998
999       if (move == excludedMove)
1000           continue;
1001
1002       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
1003       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
1004       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
1005       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
1006       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
1007                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
1008           continue;
1009
1010       // Check for legality
1011       if (!rootNode && !pos.legal(move))
1012           continue;
1013
1014       ss->moveCount = ++moveCount;
1015
1016       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
1017           sync_cout << "info depth " << depth
1018                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
1019                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
1020       if (PvNode)
1021           (ss+1)->pv = nullptr;
1022
1023       extension = 0;
1024       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1025       movedPiece = pos.moved_piece(move);
1026       givesCheck = pos.gives_check(move);
1027
1028       // Calculate new depth for this move
1029       newDepth = depth - 1;
1030
1031       // Step 13. Pruning at shallow depth (~200 Elo). Depth conditions are important for mate finding.
1032       if (  !rootNode
1033           && pos.non_pawn_material(us)
1034           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
1035       {
1036           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold
1037           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
1038
1039           // Reduced depth of the next LMR search
1040           int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount, rangeReduction > 2), 0);
1041
1042           if (   captureOrPromotion
1043               || givesCheck)
1044           {
1045               // Capture history based pruning when the move doesn't give check
1046               if (   !givesCheck
1047                   && lmrDepth < 1
1048                   && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] < 0)
1049                   continue;
1050
1051               // SEE based pruning
1052               if (!pos.see_ge(move, Value(-218) * depth)) // (~25 Elo)
1053                   continue;
1054           }
1055           else
1056           {
1057               // Continuation history based pruning (~20 Elo)
1058               if (lmrDepth < 5
1059                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1060                   + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1061                   + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)] < -3000 * depth + 3000)
1062                   continue;
1063
1064               // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
1065               if (   !ss->inCheck
1066                   && lmrDepth < 8
1067                   && ss->staticEval + 172 + 145 * lmrDepth <= alpha)
1068                   continue;
1069
1070               // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
1071               if (!pos.see_ge(move, Value(-21 * lmrDepth * lmrDepth - 21 * lmrDepth)))
1072                   continue;
1073           }
1074       }
1075
1076       // Step 14. Extensions (~75 Elo)
1077
1078       // Singular extension search (~70 Elo). If all moves but one fail low on a
1079       // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1080       // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1081       // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1082       // result is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove.
1083       if (   !rootNode
1084           &&  depth >= 7
1085           &&  move == ttMove
1086           && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1087        /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1088           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1089           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1090           &&  tte->depth() >= depth - 3)
1091       {
1092           Value singularBeta = ttValue - 3 * depth;
1093           Depth singularDepth = (depth - 1) / 2;
1094
1095           ss->excludedMove = move;
1096           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1097           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1098
1099           if (value < singularBeta)
1100           {
1101               extension = 1;
1102               singularQuietLMR = !ttCapture;
1103
1104               // Avoid search explosion by limiting the number of double extensions
1105               if (   !PvNode
1106                   && value < singularBeta - 75
1107                   && ss->doubleExtensions <= 6)
1108               {
1109                   extension = 2;
1110                   noLMRExtension = true;
1111               }
1112           }
1113
1114           // Multi-cut pruning
1115           // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1116           // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1117           // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1118           // a soft bound.
1119           else if (singularBeta >= beta)
1120               return singularBeta;
1121
1122           // If the eval of ttMove is greater than beta, we reduce it (negative extension)
1123           else if (ttValue >= beta)
1124               extension = -2;
1125       }
1126
1127       // Capture extensions for PvNodes and cutNodes
1128       else if (   (PvNode || cutNode)
1129                && captureOrPromotion
1130                && moveCount != 1)
1131           extension = 1;
1132
1133       // Check extensions
1134       else if (   givesCheck
1135                && depth > 6
1136                && abs(ss->staticEval) > 100)
1137           extension = 1;
1138
1139       // Quiet ttMove extensions
1140       else if (   PvNode
1141                && move == ttMove
1142                && move == ss->killers[0]
1143                && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] >= 10000)
1144           extension = 1;
1145
1146       // Add extension to new depth
1147       newDepth += extension;
1148       ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions + (extension == 2);
1149
1150       // Speculative prefetch as early as possible
1151       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1152
1153       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1154       ss->currentMove = move;
1155       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1156                                                                 [captureOrPromotion]
1157                                                                 [movedPiece]
1158                                                                 [to_sq(move)];
1159
1160       // Step 15. Make the move
1161       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1162
1163       // Step 16. Late moves reduction / extension (LMR, ~200 Elo)
1164       // We use various heuristics for the sons of a node after the first son has
1165       // been searched. In general we would like to reduce them, but there are many
1166       // cases where we extend a son if it has good chances to be "interesting".
1167       if (    depth >= 3
1168           &&  moveCount > 1 + 2 * rootNode
1169           && (  !captureOrPromotion
1170               || (cutNode && (ss-1)->moveCount > 1)
1171               || !ss->ttPv)
1172           && (!PvNode || ss->ply > 1 || thisThread->id() % 4 != 3))
1173       {
1174           Depth r = reduction(improving, depth, moveCount, rangeReduction > 2);
1175
1176           // Decrease reduction if on the PV (~2 Elo)
1177           if (   PvNode
1178               && bestMoveCount <= 3)
1179               r--;
1180
1181           // Decrease reduction if position is or has been on the PV
1182           // and node is not likely to fail low. (~3 Elo)
1183           if (   ss->ttPv
1184               && !likelyFailLow)
1185               r -= 2;
1186
1187           // Increase reduction at root and non-PV nodes when the best move does not change frequently
1188           if (   (rootNode || !PvNode)
1189               && thisThread->bestMoveChanges <= 2)
1190               r++;
1191
1192           // Decrease reduction if opponent's move count is high (~1 Elo)
1193           if ((ss-1)->moveCount > 13)
1194               r--;
1195
1196           // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~1 Elo)
1197           if (singularQuietLMR)
1198               r--;
1199
1200           // Increase reduction for cut nodes (~3 Elo)
1201           if (cutNode && move != ss->killers[0])
1202               r += 2;
1203
1204           // Increase reduction if ttMove is a capture (~3 Elo)
1205           if (ttCapture)
1206               r++;
1207
1208           ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1209                          + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1210                          + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1211                          + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1212                          - 4923;
1213
1214           // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1215           r -= ss->statScore / 14721;
1216
1217           // In general we want to cap the LMR depth search at newDepth. But if reductions
1218           // are really negative and movecount is low, we allow this move to be searched
1219           // deeper than the first move (this may lead to hidden double extensions if
1220           // newDepth got its own extension before).
1221           int deeper =   r >= -1               ? 0
1222                        : noLMRExtension        ? 0
1223                        : moveCount <= 5        ? 1
1224                        : (depth > 6 && PvNode) ? 1
1225                        :                         0;
1226
1227           Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth + deeper);
1228
1229           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1230
1231           // Range reductions (~3 Elo)
1232           if (ss->staticEval - value < 30 && depth > 7)
1233               rangeReduction++;
1234
1235           // If the son is reduced and fails high it will be re-searched at full depth
1236           doFullDepthSearch = value > alpha && d < newDepth;
1237           didLMR = true;
1238       }
1239       else
1240       {
1241           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1242           didLMR = false;
1243       }
1244
1245       // Step 17. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1246       if (doFullDepthSearch)
1247       {
1248           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1249
1250           // If the move passed LMR update its stats
1251           if (didLMR && !captureOrPromotion)
1252           {
1253               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1254                                         : -stat_bonus(newDepth);
1255
1256               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1257           }
1258       }
1259
1260       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1261       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1262       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1263       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1264       {
1265           (ss+1)->pv = pv;
1266           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1267
1268           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha,
1269                               std::min(maxNextDepth, newDepth), false);
1270       }
1271
1272       // Step 18. Undo move
1273       pos.undo_move(move);
1274
1275       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1276
1277       // Step 19. Check for a new best move
1278       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1279       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1280       // updating best move, PV and TT.
1281       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1282           return VALUE_ZERO;
1283
1284       if (rootNode)
1285       {
1286           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1287                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1288
1289           // PV move or new best move?
1290           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1291           {
1292               rm.score = value;
1293               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1294               rm.pv.resize(1);
1295
1296               assert((ss+1)->pv);
1297
1298               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1299                   rm.pv.push_back(*m);
1300
1301               // We record how often the best move has been changed in each iteration.
1302               // This information is used for time management and LMR. In MultiPV mode,
1303               // we must take care to only do this for the first PV line.
1304               if (   moveCount > 1
1305                   && !thisThread->pvIdx)
1306                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1307           }
1308           else
1309               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1310               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1311               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1312               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1313       }
1314
1315       if (value > bestValue)
1316       {
1317           bestValue = value;
1318
1319           if (value > alpha)
1320           {
1321               bestMove = move;
1322
1323               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1324                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1325
1326               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1327               {
1328                   alpha = value;
1329                   bestMoveCount++;
1330               }
1331               else
1332               {
1333                   assert(value >= beta); // Fail high
1334                   break;
1335               }
1336           }
1337       }
1338
1339       // If the move is worse than some previously searched move, remember it to update its stats later
1340       if (move != bestMove)
1341       {
1342           if (captureOrPromotion && captureCount < 32)
1343               capturesSearched[captureCount++] = move;
1344
1345           else if (!captureOrPromotion && quietCount < 64)
1346               quietsSearched[quietCount++] = move;
1347       }
1348     }
1349
1350     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1351     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1352     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1353     /*
1354        if (Threads.stop)
1355         return VALUE_DRAW;
1356     */
1357
1358     // Step 20. Check for mate and stalemate
1359     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1360     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1361     // return a fail low score.
1362
1363     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1364
1365     if (!moveCount)
1366         bestValue = excludedMove ? alpha :
1367                     ss->inCheck  ? mated_in(ss->ply)
1368                                  : VALUE_DRAW;
1369
1370     // If there is a move which produces search value greater than alpha we update stats of searched moves
1371     else if (bestMove)
1372         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1373                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1374
1375     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1376     else if (   (depth >= 3 || PvNode)
1377              && !priorCapture)
1378         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth) * (1 + (PvNode || cutNode)));
1379
1380     if (PvNode)
1381         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1382
1383     // If no good move is found and the previous position was ttPv, then the previous
1384     // opponent move is probably good and the new position is added to the search tree.
1385     if (bestValue <= alpha)
1386         ss->ttPv = ss->ttPv || ((ss-1)->ttPv && depth > 3);
1387     // Otherwise, a counter move has been found and if the position is the last leaf
1388     // in the search tree, remove the position from the search tree.
1389     else if (depth > 3)
1390         ss->ttPv = ss->ttPv && (ss+1)->ttPv;
1391
1392     // Write gathered information in transposition table
1393     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1394         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ss->ttPv,
1395                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1396                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1397                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1398
1399     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1400
1401     return bestValue;
1402   }
1403
1404
1405   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1406   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1407   template <NodeType nodeType>
1408   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1409
1410     static_assert(nodeType != Root);
1411     constexpr bool PvNode = nodeType == PV;
1412
1413     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1414     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1415     assert(depth <= 0);
1416
1417     Move pv[MAX_PLY+1];
1418     StateInfo st;
1419     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
1420
1421     TTEntry* tte;
1422     Key posKey;
1423     Move ttMove, move, bestMove;
1424     Depth ttDepth;
1425     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1426     bool pvHit, givesCheck, captureOrPromotion;
1427     int moveCount;
1428
1429     if (PvNode)
1430     {
1431         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1432         (ss+1)->pv = pv;
1433         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1434     }
1435
1436     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1437     bestMove = MOVE_NONE;
1438     ss->inCheck = pos.checkers();
1439     moveCount = 0;
1440
1441     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1442     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1443         || ss->ply >= MAX_PLY)
1444         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1445
1446     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1447
1448     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1449     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1450     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1451     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1452                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1453     // Transposition table lookup
1454     posKey = pos.key();
1455     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
1456     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1457     ttMove = ss->ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1458     pvHit = ss->ttHit && tte->is_pv();
1459
1460     if (  !PvNode
1461         && ss->ttHit
1462         && tte->depth() >= ttDepth
1463         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1464         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1465                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
1466         return ttValue;
1467
1468     // Evaluate the position statically
1469     if (ss->inCheck)
1470     {
1471         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1472         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1473     }
1474     else
1475     {
1476         if (ss->ttHit)
1477         {
1478             // Never assume anything about values stored in TT
1479             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1480                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1481
1482             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1483             if (    ttValue != VALUE_NONE
1484                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1485                 bestValue = ttValue;
1486         }
1487         else
1488             // In case of null move search use previous static eval with a different sign
1489             ss->staticEval = bestValue =
1490             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1491                                              : -(ss-1)->staticEval;
1492
1493         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1494         if (bestValue >= beta)
1495         {
1496             // Save gathered info in transposition table
1497             if (!ss->ttHit)
1498                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1499                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1500
1501             return bestValue;
1502         }
1503
1504         if (PvNode && bestValue > alpha)
1505             alpha = bestValue;
1506
1507         futilityBase = bestValue + 155;
1508     }
1509
1510     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1511                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1512                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1513
1514     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1515     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1516     // queen promotions, and other checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1517     // will be generated.
1518     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1519                                       &thisThread->captureHistory,
1520                                       contHist,
1521                                       to_sq((ss-1)->currentMove));
1522
1523     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1524     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1525     {
1526       assert(is_ok(move));
1527
1528       // Check for legality
1529       if (!pos.legal(move))
1530           continue;
1531
1532       givesCheck = pos.gives_check(move);
1533       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1534
1535       moveCount++;
1536
1537       // Futility pruning and moveCount pruning
1538       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1539           && !givesCheck
1540           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1541           &&  type_of(move) != PROMOTION)
1542       {
1543
1544           if (moveCount > 2)
1545               continue;
1546
1547           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1548
1549           if (futilityValue <= alpha)
1550           {
1551               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1552               continue;
1553           }
1554
1555           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1556           {
1557               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1558               continue;
1559           }
1560       }
1561
1562       // Do not search moves with negative SEE values
1563       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1564           && !pos.see_ge(move))
1565           continue;
1566
1567       // Speculative prefetch as early as possible
1568       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1569
1570       ss->currentMove = move;
1571       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1572                                                                 [captureOrPromotion]
1573                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1574                                                                 [to_sq(move)];
1575
1576       // Continuation history based pruning
1577       if (  !captureOrPromotion
1578           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1579           && (*contHist[0])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1580           && (*contHist[1])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1581           continue;
1582
1583       // Make and search the move
1584       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1585       value = -qsearch<nodeType>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1586       pos.undo_move(move);
1587
1588       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1589
1590       // Check for a new best move
1591       if (value > bestValue)
1592       {
1593           bestValue = value;
1594
1595           if (value > alpha)
1596           {
1597               bestMove = move;
1598
1599               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1600                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1601
1602               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1603                   alpha = value;
1604               else
1605                   break; // Fail high
1606           }
1607        }
1608     }
1609
1610     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1611     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1612     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1613     {
1614         assert(!MoveList<LEGAL>(pos).size());
1615
1616         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1617     }
1618
1619     // Save gathered info in transposition table
1620     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1621               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1622               PvNode && bestValue > oldAlpha  ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1623               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1624
1625     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1626
1627     return bestValue;
1628   }
1629
1630
1631   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1632   // "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1633   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1634
1635   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1636
1637     assert(v != VALUE_NONE);
1638
1639     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1640           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1641   }
1642
1643
1644   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1645   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1646   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root". However,
1647   // for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1648   // and the graph history interaction, we return an optimal TB score instead.
1649
1650   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1651
1652     if (v == VALUE_NONE)
1653         return VALUE_NONE;
1654
1655     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1656     {
1657         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1658             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1659
1660         return v - ply;
1661     }
1662
1663     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1664     {
1665         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1666             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1667
1668         return v + ply;
1669     }
1670
1671     return v;
1672   }
1673
1674
1675   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1676
1677   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1678
1679     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1680         *pv++ = *childPv++;
1681     *pv = MOVE_NONE;
1682   }
1683
1684
1685   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1686
1687   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1688                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1689
1690     int bonus1, bonus2;
1691     Color us = pos.side_to_move();
1692     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1693     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1694     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1695     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1696
1697     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1698     bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1               // larger bonus
1699                                             : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
1700
1701     if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1702     {
1703         // Increase stats for the best move in case it was a quiet move
1704         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2, depth);
1705
1706         // Decrease stats for all non-best quiet moves
1707         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1708         {
1709             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1710             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1711         }
1712     }
1713     else
1714         // Increase stats for the best move in case it was a capture move
1715         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1716
1717     // Extra penalty for a quiet early move that was not a TT move or
1718     // main killer move in previous ply when it gets refuted.
1719     if (   ((ss-1)->moveCount == 1 + (ss-1)->ttHit || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1720         && !pos.captured_piece())
1721             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1722
1723     // Decrease stats for all non-best capture moves
1724     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1725     {
1726         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1727         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1728         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1729     }
1730   }
1731
1732
1733   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1734   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1735
1736   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1737
1738     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1739     {
1740         // Only update first 2 continuation histories if we are in check
1741         if (ss->inCheck && i > 2)
1742             break;
1743         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1744             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1745     }
1746   }
1747
1748
1749   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1750
1751   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth) {
1752
1753     // Update killers
1754     if (ss->killers[0] != move)
1755     {
1756         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1757         ss->killers[0] = move;
1758     }
1759
1760     Color us = pos.side_to_move();
1761     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1762     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1763     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1764
1765     // Penalty for reversed move in case of moved piece not being a pawn
1766     if (type_of(pos.moved_piece(move)) != PAWN)
1767         thisThread->mainHistory[us][from_to(reverse_move(move))] << -bonus;
1768
1769     // Update countermove history
1770     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1771     {
1772         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1773         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1774     }
1775
1776     // Update low ply history
1777     if (depth > 11 && ss->ply < MAX_LPH)
1778         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply][from_to(move)] << stat_bonus(depth - 7);
1779   }
1780
1781   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1782   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1783
1784   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1785
1786     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1787     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1788
1789     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1790     Value topScore = rootMoves[0].score;
1791     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1792     int weakness = 120 - 2 * level;
1793     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1794
1795     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1796     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1797     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1798     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1799     {
1800         // This is our magic formula
1801         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1802                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1803
1804         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1805         {
1806             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1807             best = rootMoves[i].pv[0];
1808         }
1809     }
1810
1811     return best;
1812   }
1813
1814 } // namespace
1815
1816
1817 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1818 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1819
1820 void MainThread::check_time() {
1821
1822   if (--callsCnt > 0)
1823       return;
1824
1825   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1826   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1827
1828   static TimePoint lastInfoTime = now();
1829
1830   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1831   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1832
1833   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1834   {
1835       lastInfoTime = tick;
1836       dbg_print();
1837   }
1838
1839   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1840   if (ponder)
1841       return;
1842
1843   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1844       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1845       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1846       Threads.stop = true;
1847 }
1848
1849
1850 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1851 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1852
1853 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1854
1855   std::stringstream ss;
1856   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1857   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1858   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1859   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1860   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1861   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1862
1863   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1864   {
1865       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1866
1867       if (depth == 1 && !updated && i > 0)
1868           continue;
1869
1870       Depth d = updated ? depth : std::max(1, depth - 1);
1871       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1872
1873       if (v == -VALUE_INFINITE)
1874           v = VALUE_ZERO;
1875
1876       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1877       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1878
1879       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1880           ss << "\n";
1881
1882       ss << "info"
1883          << " depth "    << d
1884          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1885          << " multipv "  << i + 1
1886          << " score "    << UCI::value(v);
1887
1888       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1889           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1890
1891       if (!tb && i == pvIdx)
1892           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1893
1894       ss << " nodes "    << nodesSearched
1895          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1896
1897       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1898           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1899
1900       ss << " tbhits "   << tbHits
1901          << " time "     << elapsed
1902          << " pv";
1903
1904       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1905           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1906   }
1907
1908   return ss.str();
1909 }
1910
1911
1912 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1913 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1914 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1915 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1916
1917 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1918
1919     StateInfo st;
1920     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
1921
1922     bool ttHit;
1923
1924     assert(pv.size() == 1);
1925
1926     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1927         return false;
1928
1929     pos.do_move(pv[0], st);
1930     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1931
1932     if (ttHit)
1933     {
1934         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1935         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1936             pv.push_back(m);
1937     }
1938
1939     pos.undo_move(pv[0]);
1940     return pv.size() > 1;
1941 }
1942
1943 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1944
1945     RootInTB = false;
1946     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1947     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1948     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1949     bool dtz_available = true;
1950
1951     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1952     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1953     if (Cardinality > MaxCardinality)
1954     {
1955         Cardinality = MaxCardinality;
1956         ProbeDepth = 0;
1957     }
1958
1959     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1960     {
1961         // Rank moves using DTZ tables
1962         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1963
1964         if (!RootInTB)
1965         {
1966             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1967             dtz_available = false;
1968             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1969         }
1970     }
1971
1972     if (RootInTB)
1973     {
1974         // Sort moves according to TB rank
1975         std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
1976                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
1977
1978         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
1979         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
1980             Cardinality = 0;
1981     }
1982     else
1983     {
1984         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
1985         for (auto& m : rootMoves)
1986             m.tbRank = 0;
1987     }
1988 }
1989
1990 } // namespace Stockfish