]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Simplifies bestMoveChanges from LMR
[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. If we have an uci_elo then
116   // we convert it to a suitable fractional skill level using anchoring to CCRL Elo
117   // (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo for match (TC 60+0.6)
118   // results spanning a wide range of k values.
119   struct Skill {
120     Skill(int skill_level, int uci_elo) {
121         if (uci_elo)
122             level = std::clamp(std::pow((uci_elo - 1346.6) / 143.4, 1 / 0.806), 0.0, 20.0);
123         else
124             level = double(skill_level);
125     }
126     bool enabled() const { return level < 20.0; }
127     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + int(level); }
128     Move pick_best(size_t multiPV);
129
130     double level;
131     Move best = MOVE_NONE;
132   };
133
134   template <NodeType nodeType>
135   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
136
137   template <NodeType nodeType>
138   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
139
140   Value value_to_tt(Value v, int ply);
141   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c);
142   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
143   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
144   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth);
145   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
146                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth);
147
148   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
149   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
150   template<bool Root>
151   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
152
153     StateInfo st;
154     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
155
156     uint64_t cnt, nodes = 0;
157     const bool leaf = (depth == 2);
158
159     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
160     {
161         if (Root && depth <= 1)
162             cnt = 1, nodes++;
163         else
164         {
165             pos.do_move(m, st);
166             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - 1);
167             nodes += cnt;
168             pos.undo_move(m);
169         }
170         if (Root)
171             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
172     }
173     return nodes;
174   }
175
176 } // namespace
177
178
179 /// Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
180
181 void Search::init() {
182
183   for (int i = 1; i < MAX_MOVES; ++i)
184       Reductions[i] = int((21.9 + std::log(Threads.size()) / 2) * std::log(i));
185 }
186
187
188 /// Search::clear() resets search state to its initial value
189
190 void Search::clear() {
191
192   Threads.main()->wait_for_search_finished();
193
194   Time.availableNodes = 0;
195   TT.clear();
196   Threads.clear();
197   Tablebases::init(Options["SyzygyPath"]); // Free mapped files
198 }
199
200
201 /// MainThread::search() is started when the program receives the UCI 'go'
202 /// command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
203
204 void MainThread::search() {
205
206   if (Limits.perft)
207   {
208       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft);
209       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
210       return;
211   }
212
213   Color us = rootPos.side_to_move();
214   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
215   TT.new_search();
216
217   Eval::NNUE::verify();
218
219   if (rootMoves.empty())
220   {
221       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
222       sync_cout << "info depth 0 score "
223                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
224                 << sync_endl;
225   }
226   else
227   {
228       Threads.start_searching(); // start non-main threads
229       Thread::search();          // main thread start searching
230   }
231
232   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
233   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
234   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
235   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
236   // until the GUI sends one of those commands.
237
238   while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
239   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
240
241   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
242   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
243   Threads.stop = true;
244
245   // Wait until all threads have finished
246   Threads.wait_for_search_finished();
247
248   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
249   // the available ones before exiting.
250   if (Limits.npmsec)
251       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
252
253   Thread* bestThread = this;
254   Skill skill = Skill(Options["Skill Level"], Options["UCI_LimitStrength"] ? int(Options["UCI_Elo"]) : 0);
255
256   if (   int(Options["MultiPV"]) == 1
257       && !Limits.depth
258       && !skill.enabled()
259       && rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
260       bestThread = Threads.get_best_thread();
261
262   bestPreviousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
263
264   // Send again PV info if we have a new best thread
265   if (bestThread != this)
266       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE) << sync_endl;
267
268   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
269
270   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
271       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
272
273   std::cout << sync_endl;
274 }
275
276
277 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
278 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
279 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
280
281 void Thread::search() {
282
283   // To allow access to (ss-7) up to (ss+2), the stack must be oversized.
284   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
285   // which accesses its argument at ss-6, also near the root.
286   // The latter is needed for statScore and killer initialization.
287   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
288   Move  pv[MAX_PLY+1];
289   Value alpha, beta, delta;
290   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
291   Depth lastBestMoveDepth = 0;
292   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
293   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
294   Color us = rootPos.side_to_move();
295   int iterIdx = 0;
296
297   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
298   for (int i = 7; i > 0; i--)
299       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
300
301   for (int i = 0; i <= MAX_PLY + 2; ++i)
302       (ss+i)->ply = i;
303
304   ss->pv = pv;
305
306   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
307   beta = VALUE_INFINITE;
308
309   if (mainThread)
310   {
311       if (mainThread->bestPreviousScore == VALUE_INFINITE)
312           for (int i = 0; i < 4; ++i)
313               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
314       else
315           for (int i = 0; i < 4; ++i)
316               mainThread->iterValue[i] = mainThread->bestPreviousScore;
317   }
318
319   std::copy(&lowPlyHistory[2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, &lowPlyHistory[0][0]);
320   std::fill(&lowPlyHistory[MAX_LPH - 2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, 0);
321
322   size_t multiPV = size_t(Options["MultiPV"]);
323   Skill skill(Options["Skill Level"], Options["UCI_LimitStrength"] ? int(Options["UCI_Elo"]) : 0);
324
325   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
326   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
327   if (skill.enabled())
328       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
329
330   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
331
332   doubleExtensionAverage[WHITE].set(0, 100);  // initialize the running average at 0%
333   doubleExtensionAverage[BLACK].set(0, 100);  // initialize the running average at 0%
334
335   nodesLastExplosive = nodes;
336   nodesLastNormal    = nodes;
337   state              = EXPLOSION_NONE;
338   trend              = SCORE_ZERO;
339   optimism[ us]      = Value(25);
340   optimism[~us]      = -optimism[us];
341
342   int searchAgainCounter = 0;
343
344   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
345   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
346          && !Threads.stop
347          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth > Limits.depth))
348   {
349       // Age out PV variability metric
350       if (mainThread)
351           totBestMoveChanges /= 2;
352
353       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
354       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
355       for (RootMove& rm : rootMoves)
356           rm.previousScore = rm.score;
357
358       size_t pvFirst = 0;
359       pvLast = 0;
360
361       if (!Threads.increaseDepth)
362          searchAgainCounter++;
363
364       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
365       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
366       {
367           if (pvIdx == pvLast)
368           {
369               pvFirst = pvLast;
370               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
371                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
372                       break;
373           }
374
375           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
376           selDepth = 0;
377
378           // Reset aspiration window starting size
379           if (rootDepth >= 4)
380           {
381               Value prev = rootMoves[pvIdx].averageScore;
382               delta = Value(17) + int(prev) * prev / 16384;
383               alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
384               beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
385
386               // Adjust trend and optimism based on root move's previousScore
387               int tr = sigmoid(prev, 0, 0, 147, 113, 1);
388               trend = (us == WHITE ?  make_score(tr, tr / 2)
389                                    : -make_score(tr, tr / 2));
390
391               int opt = sigmoid(prev, 0, 25, 147, 14464, 256);
392               optimism[ us] = Value(opt);
393               optimism[~us] = -optimism[us];
394           }
395
396           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
397           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
398           // high/low anymore.
399           int failedHighCnt = 0;
400           while (true)
401           {
402               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - searchAgainCounter);
403               bestValue = Stockfish::search<Root>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
404
405               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
406               // is done with a stable algorithm because all the values but the
407               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
408               // and we want to keep the same order for all the moves except the
409               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
410               // search the already searched PV lines are preserved.
411               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
412
413               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
414               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
415               // the previous iteration.
416               if (Threads.stop)
417                   break;
418
419               // When failing high/low give some update (without cluttering
420               // the UI) before a re-search.
421               if (   mainThread
422                   && multiPV == 1
423                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
424                   && Time.elapsed() > 3000)
425                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
426
427               // In case of failing low/high increase aspiration window and
428               // re-search, otherwise exit the loop.
429               if (bestValue <= alpha)
430               {
431                   beta = (alpha + beta) / 2;
432                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
433
434                   failedHighCnt = 0;
435                   if (mainThread)
436                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
437               }
438               else if (bestValue >= beta)
439               {
440                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
441                   ++failedHighCnt;
442               }
443               else
444                   break;
445
446               delta += delta / 4 + 5;
447
448               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
449           }
450
451           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
452           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
453
454           if (    mainThread
455               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
456               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
457       }
458
459       if (!Threads.stop)
460           completedDepth = rootDepth;
461
462       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
463          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
464          lastBestMoveDepth = rootDepth;
465       }
466
467       // Have we found a "mate in x"?
468       if (   Limits.mate
469           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
470           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
471           Threads.stop = true;
472
473       if (!mainThread)
474           continue;
475
476       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
477       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
478           skill.pick_best(multiPV);
479
480       // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
481       for (Thread* th : Threads)
482       {
483           totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
484           th->bestMoveChanges = 0;
485       }
486
487       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
488       if (    Limits.use_time_management()
489           && !Threads.stop
490           && !mainThread->stopOnPonderhit)
491       {
492           double fallingEval = (318 + 6 * (mainThread->bestPreviousScore - bestValue)
493                                     + 6 * (mainThread->iterValue[iterIdx] - bestValue)) / 825.0;
494           fallingEval = std::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
495
496           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
497           timeReduction = lastBestMoveDepth + 9 < completedDepth ? 1.92 : 0.95;
498           double reduction = (1.47 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.32 * timeReduction);
499           double bestMoveInstability = 1.073 + std::max(1.0, 2.25 - 9.9 / rootDepth)
500                                               * totBestMoveChanges / Threads.size();
501           double totalTime = Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability;
502
503           // Cap used time in case of a single legal move for a better viewer experience in tournaments
504           // yielding correct scores and sufficiently fast moves.
505           if (rootMoves.size() == 1)
506               totalTime = std::min(500.0, totalTime);
507
508           // Stop the search if we have exceeded the totalTime
509           if (Time.elapsed() > totalTime)
510           {
511               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
512               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
513               if (mainThread->ponder)
514                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
515               else
516                   Threads.stop = true;
517           }
518           else if (   Threads.increaseDepth
519                    && !mainThread->ponder
520                    && Time.elapsed() > totalTime * 0.58)
521                    Threads.increaseDepth = false;
522           else
523                    Threads.increaseDepth = true;
524       }
525
526       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
527       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
528   }
529
530   if (!mainThread)
531       return;
532
533   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
534
535   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
536   if (skill.enabled())
537       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
538                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
539 }
540
541
542 namespace {
543
544   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
545
546   template <NodeType nodeType>
547   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
548
549     Thread* thisThread = pos.this_thread();
550
551     // Step 0. Limit search explosion
552     if (   ss->ply > 10
553         && search_explosion(thisThread) == MUST_CALM_DOWN
554         && depth > (ss-1)->depth)
555        depth = (ss-1)->depth;
556
557     constexpr bool PvNode = nodeType != NonPV;
558     constexpr bool rootNode = nodeType == Root;
559     const Depth maxNextDepth = rootNode ? depth : depth + 1;
560
561     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
562     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
563     if (   !rootNode
564         && pos.rule50_count() >= 3
565         && alpha < VALUE_DRAW
566         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
567     {
568         alpha = value_draw(pos.this_thread());
569         if (alpha >= beta)
570             return alpha;
571     }
572
573     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
574     if (depth <= 0)
575         return qsearch<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta);
576
577     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
578     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
579     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
580     assert(!(PvNode && cutNode));
581
582     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
583     StateInfo st;
584     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
585
586     TTEntry* tte;
587     Key posKey;
588     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
589     Depth extension, newDepth;
590     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue, probCutBeta;
591     bool givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
592     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning,
593          ttCapture, singularQuietLMR;
594     Piece movedPiece;
595     int moveCount, captureCount, quietCount, bestMoveCount, improvement;
596
597     // Step 1. Initialize node
598     ss->inCheck        = pos.checkers();
599     priorCapture       = pos.captured_piece();
600     Color us           = pos.side_to_move();
601     moveCount          = bestMoveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
602     bestValue          = -VALUE_INFINITE;
603     maxValue           = VALUE_INFINITE;
604
605     // Check for the available remaining time
606     if (thisThread == Threads.main())
607         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
608
609     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
610     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
611         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
612
613     if (!rootNode)
614     {
615         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
616         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
617             || pos.is_draw(ss->ply)
618             || ss->ply >= MAX_PLY)
619             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
620                                                         : value_draw(pos.this_thread());
621
622         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
623         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
624         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
625         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
626         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
627         // mate. In this case return a fail-high score.
628         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
629         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
630         if (alpha >= beta)
631             return alpha;
632     }
633     else
634         thisThread->rootDelta = beta - alpha;
635
636     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
637
638     (ss+1)->ttPv         = false;
639     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
640     (ss+2)->killers[0]   = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
641     ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions;
642     ss->depth            = depth;
643     Square prevSq        = to_sq((ss-1)->currentMove);
644
645     // Update the running average statistics for double extensions
646     thisThread->doubleExtensionAverage[us].update(ss->depth > (ss-1)->depth);
647
648     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
649     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
650     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
651     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
652     // LMR which are based on the statScore of parent position.
653     if (!rootNode)
654         (ss+2)->statScore = 0;
655
656     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
657     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
658     // position key in case of an excluded move.
659     excludedMove = ss->excludedMove;
660     posKey = excludedMove == MOVE_NONE ? pos.key() : pos.key() ^ make_key(excludedMove);
661     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
662     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
663     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
664             : ss->ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
665     ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
666     if (!excludedMove)
667         ss->ttPv = PvNode || (ss->ttHit && tte->is_pv());
668
669     // Update low ply history for previous move if we are near root and position is or has been in PV
670     if (   ss->ttPv
671         && depth > 12
672         && ss->ply - 1 < MAX_LPH
673         && !priorCapture
674         && is_ok((ss-1)->currentMove))
675         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply - 1][from_to((ss-1)->currentMove)] << stat_bonus(depth - 5);
676
677     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
678     if (  !PvNode
679         && ss->ttHit
680         && tte->depth() > depth - (thisThread->id() % 2 == 1)
681         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
682         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
683                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
684     {
685         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
686         if (ttMove)
687         {
688             if (ttValue >= beta)
689             {
690                 // Bonus for a quiet ttMove that fails high
691                 if (!ttCapture)
692                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth), depth);
693
694                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply
695                 if ((ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
696                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
697             }
698             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
699             else if (!ttCapture)
700             {
701                 int penalty = -stat_bonus(depth);
702                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
703                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
704             }
705         }
706
707         // Partial workaround for the graph history interaction problem
708         // For high rule50 counts don't produce transposition table cutoffs.
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), ss->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         improvement = 0;
774         goto moves_loop;
775     }
776     else if (ss->ttHit)
777     {
778         // Never assume anything about values stored in TT
779         ss->staticEval = eval = tte->eval();
780         if (eval == VALUE_NONE)
781             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
782
783         // Randomize draw evaluation
784         if (eval == VALUE_DRAW)
785             eval = value_draw(thisThread);
786
787         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
788         if (    ttValue != VALUE_NONE
789             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
790             eval = ttValue;
791     }
792     else
793     {
794         ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
795
796         // Save static evaluation into transposition table
797         if (!excludedMove)
798             tte->save(posKey, VALUE_NONE, ss->ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
799     }
800
801     // Use static evaluation difference to improve quiet move ordering
802     if (is_ok((ss-1)->currentMove) && !(ss-1)->inCheck && !priorCapture)
803     {
804         int bonus = std::clamp(-16 * int((ss-1)->staticEval + ss->staticEval), -2000, 2000);
805         thisThread->mainHistory[~us][from_to((ss-1)->currentMove)] << bonus;
806     }
807
808     // Set up the improvement variable, which is the difference between the current
809     // static evaluation and the previous static evaluation at our turn (if we were
810     // in check at our previous move we look at the move prior to it). The improvement
811     // margin and the improving flag are used in various pruning heuristics.
812     improvement =   (ss-2)->staticEval != VALUE_NONE ? ss->staticEval - (ss-2)->staticEval
813                   : (ss-4)->staticEval != VALUE_NONE ? ss->staticEval - (ss-4)->staticEval
814                   :                                    200;
815
816     improving = improvement > 0;
817
818     // Step 7. Futility pruning: child node (~50 Elo).
819     // The depth condition is important for mate finding.
820     if (   !ss->ttPv
821         &&  depth < 9
822         &&  eval - futility_margin(depth, improving) >= beta
823         &&  eval < 15000) // 50% larger than VALUE_KNOWN_WIN, but smaller than TB wins.
824         return eval;
825
826     // Step 8. Null move search with verification search (~40 Elo)
827     if (   !PvNode
828         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
829         && (ss-1)->statScore < 23767
830         &&  eval >= beta
831         &&  eval >= ss->staticEval
832         &&  ss->staticEval >= beta - 20 * depth - improvement / 15 + 204
833         && !excludedMove
834         &&  pos.non_pawn_material(us)
835         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
836     {
837         assert(eval - beta >= 0);
838
839         // Null move dynamic reduction based on depth and value
840         Depth R = std::min(int(eval - beta) / 205, 3) + depth / 3 + 4;
841
842         ss->currentMove = MOVE_NULL;
843         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
844
845         pos.do_null_move(st);
846
847         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
848
849         pos.undo_null_move();
850
851         if (nullValue >= beta)
852         {
853             // Do not return unproven mate or TB scores
854             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
855                 nullValue = beta;
856
857             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 14))
858                 return nullValue;
859
860             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
861
862             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
863             // for us, until ply exceeds nmpMinPly.
864             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
865             thisThread->nmpColor = us;
866
867             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
868
869             thisThread->nmpMinPly = 0;
870
871             if (v >= beta)
872                 return nullValue;
873         }
874     }
875
876     probCutBeta = beta + 209 - 44 * improving;
877
878     // Step 9. ProbCut (~4 Elo)
879     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
880     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
881     if (   !PvNode
882         &&  depth > 4
883         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
884         // if value from transposition table is lower than probCutBeta, don't attempt probCut
885         // there and in further interactions with transposition table cutoff depth is set to depth - 3
886         // because probCut search has depth set to depth - 4 but we also do a move before it
887         // so effective depth is equal to depth - 3
888         && !(   ss->ttHit
889              && tte->depth() >= depth - 3
890              && ttValue != VALUE_NONE
891              && ttValue < probCutBeta))
892     {
893         assert(probCutBeta < VALUE_INFINITE);
894
895         MovePicker mp(pos, ttMove, probCutBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
896         bool ttPv = ss->ttPv;
897         ss->ttPv = false;
898
899         while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
900             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
901             {
902                 assert(pos.capture_or_promotion(move));
903                 assert(depth >= 5);
904
905                 captureOrPromotion = true;
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 = 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               int history =   (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1058                             + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1059                             + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)];
1060
1061               // Continuation history based pruning (~20 Elo)
1062               if (   lmrDepth < 5
1063                   && history < -3000 * depth + 3000)
1064                   continue;
1065
1066               history += thisThread->mainHistory[us][from_to(move)];
1067
1068               lmrDepth = std::max(0, lmrDepth - (beta - alpha < thisThread->rootDelta / 4));
1069
1070               // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
1071               if (   !ss->inCheck
1072                   && lmrDepth < 8
1073                   && ss->staticEval + 142 + 139 * lmrDepth + history / 64 <= alpha)
1074                   continue;
1075
1076               // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
1077               if (!pos.see_ge(move, Value(-21 * lmrDepth * lmrDepth - 21 * lmrDepth)))
1078                   continue;
1079           }
1080       }
1081
1082       // Step 14. Extensions (~75 Elo)
1083
1084       // Singular extension search (~70 Elo). If all moves but one fail low on a
1085       // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1086       // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1087       // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1088       // result is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove.
1089       if (   !rootNode
1090           &&  depth >= 7
1091           &&  move == ttMove
1092           && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1093        /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1094           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1095           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1096           &&  tte->depth() >= depth - 3)
1097       {
1098           Value singularBeta = ttValue - 3 * depth;
1099           Depth singularDepth = (depth - 1) / 2;
1100
1101           ss->excludedMove = move;
1102           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1103           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1104
1105           if (value < singularBeta)
1106           {
1107               extension = 1;
1108               singularQuietLMR = !ttCapture;
1109
1110               // Avoid search explosion by limiting the number of double extensions
1111               if (   !PvNode
1112                   && value < singularBeta - 75
1113                   && ss->doubleExtensions <= 6)
1114                   extension = 2;
1115           }
1116
1117           // Multi-cut pruning
1118           // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1119           // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1120           // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1121           // a soft bound.
1122           else if (singularBeta >= beta)
1123               return singularBeta;
1124
1125           // If the eval of ttMove is greater than beta, we reduce it (negative extension)
1126           else if (ttValue >= beta)
1127               extension = -2;
1128       }
1129
1130       // Capture extensions for PvNodes and cutNodes
1131       else if (   (PvNode || cutNode)
1132                && captureOrPromotion
1133                && moveCount != 1)
1134           extension = 1;
1135
1136       // Check extensions
1137       else if (   givesCheck
1138                && depth > 6
1139                && abs(ss->staticEval) > 100)
1140           extension = 1;
1141
1142       // Quiet ttMove extensions
1143       else if (   PvNode
1144                && move == ttMove
1145                && move == ss->killers[0]
1146                && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] >= 10000)
1147           extension = 1;
1148
1149       // Add extension to new depth
1150       newDepth += extension;
1151       ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions + (extension == 2);
1152
1153       // Speculative prefetch as early as possible
1154       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1155
1156       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1157       ss->currentMove = move;
1158       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1159                                                                 [captureOrPromotion]
1160                                                                 [movedPiece]
1161                                                                 [to_sq(move)];
1162
1163       // Step 15. Make the move
1164       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1165
1166       // Step 16. Late moves reduction / extension (LMR, ~200 Elo)
1167       // We use various heuristics for the sons of a node after the first son has
1168       // been searched. In general we would like to reduce them, but there are many
1169       // cases where we extend a son if it has good chances to be "interesting".
1170       if (    depth >= 3
1171           &&  moveCount > 1 + 2 * rootNode
1172           && (   !ss->ttPv
1173               || !captureOrPromotion
1174               || (cutNode && (ss-1)->moveCount > 1)))
1175       {
1176           Depth r = reduction(improving, depth, moveCount, rangeReduction > 2);
1177
1178           // Decrease reduction at some PvNodes (~2 Elo)
1179           if (   PvNode
1180               && bestMoveCount <= 3
1181               && beta - alpha >= thisThread->rootDelta / 4)
1182               r--;
1183
1184           // Decrease reduction if position is or has been on the PV
1185           // and node is not likely to fail low. (~3 Elo)
1186           if (   ss->ttPv
1187               && !likelyFailLow)
1188               r -= 2;
1189
1190           // Increase reduction at non-PV nodes
1191           if (!PvNode)
1192               r++;
1193
1194           // Decrease reduction if opponent's move count is high (~1 Elo)
1195           if ((ss-1)->moveCount > 13)
1196               r--;
1197
1198           // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~1 Elo)
1199           if (singularQuietLMR)
1200               r--;
1201
1202           // Increase reduction for cut nodes (~3 Elo)
1203           if (cutNode && move != ss->killers[0])
1204               r += 2;
1205
1206           // Increase reduction if ttMove is a capture (~3 Elo)
1207           if (ttCapture)
1208               r++;
1209
1210           ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1211                          + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1212                          + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1213                          + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1214                          - 4923;
1215
1216           // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1217           r -= ss->statScore / 14721;
1218
1219           // In general we want to cap the LMR depth search at newDepth. But if reductions
1220           // are really negative and movecount is low, we allow this move to be searched
1221           // deeper than the first move (this may lead to hidden double extensions).
1222           int deeper =   r >= -1                   ? 0
1223                        : moveCount <= 5            ? 2
1224                        : PvNode && depth > 6       ? 1
1225                        : cutNode && moveCount <= 7 ? 1
1226                        :                             0;
1227
1228           Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth + deeper);
1229
1230           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1231
1232           // Range reductions (~3 Elo)
1233           if (ss->staticEval - value < 30 && depth > 7)
1234               rangeReduction++;
1235
1236           // If the son is reduced and fails high it will be re-searched at full depth
1237           doFullDepthSearch = value > alpha && d < newDepth;
1238           didLMR = true;
1239       }
1240       else
1241       {
1242           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1243           didLMR = false;
1244       }
1245
1246       // Step 17. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1247       if (doFullDepthSearch)
1248       {
1249           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1250
1251           // If the move passed LMR update its stats
1252           if (didLMR && !captureOrPromotion)
1253           {
1254               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1255                                         : -stat_bonus(newDepth);
1256
1257               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1258           }
1259       }
1260
1261       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1262       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1263       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1264       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1265       {
1266           (ss+1)->pv = pv;
1267           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1268
1269           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha,
1270                               std::min(maxNextDepth, newDepth), false);
1271       }
1272
1273       // Step 18. Undo move
1274       pos.undo_move(move);
1275
1276       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1277
1278       // Step 19. Check for a new best move
1279       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1280       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1281       // updating best move, PV and TT.
1282       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1283           return VALUE_ZERO;
1284
1285       if (rootNode)
1286       {
1287           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1288                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1289
1290           rm.averageScore = rm.averageScore != -VALUE_INFINITE ? (2 * value + rm.averageScore) / 3 : value;
1291
1292           // PV move or new best move?
1293           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1294           {
1295               rm.score = value;
1296               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1297               rm.pv.resize(1);
1298
1299               assert((ss+1)->pv);
1300
1301               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1302                   rm.pv.push_back(*m);
1303
1304               // We record how often the best move has been changed in each iteration.
1305               // This information is used for time management and LMR. In MultiPV mode,
1306               // we must take care to only do this for the first PV line.
1307               if (   moveCount > 1
1308                   && !thisThread->pvIdx)
1309                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1310           }
1311           else
1312               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1313               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1314               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1315               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1316       }
1317
1318       if (value > bestValue)
1319       {
1320           bestValue = value;
1321
1322           if (value > alpha)
1323           {
1324               bestMove = move;
1325
1326               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1327                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1328
1329               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1330               {
1331                   alpha = value;
1332                   bestMoveCount++;
1333               }
1334               else
1335               {
1336                   assert(value >= beta); // Fail high
1337                   break;
1338               }
1339           }
1340       }
1341
1342       // If the move is worse than some previously searched move, remember it to update its stats later
1343       if (move != bestMove)
1344       {
1345           if (captureOrPromotion && captureCount < 32)
1346               capturesSearched[captureCount++] = move;
1347
1348           else if (!captureOrPromotion && quietCount < 64)
1349               quietsSearched[quietCount++] = move;
1350       }
1351     }
1352
1353     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1354     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1355     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1356     /*
1357        if (Threads.stop)
1358         return VALUE_DRAW;
1359     */
1360
1361     // Step 20. Check for mate and stalemate
1362     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1363     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1364     // return a fail low score.
1365
1366     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1367
1368     if (!moveCount)
1369         bestValue = excludedMove ? alpha :
1370                     ss->inCheck  ? mated_in(ss->ply)
1371                                  : VALUE_DRAW;
1372
1373     // If there is a move which produces search value greater than alpha we update stats of searched moves
1374     else if (bestMove)
1375         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1376                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1377
1378     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1379     else if (   (depth >= 3 || PvNode)
1380              && !priorCapture)
1381         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth) * (1 + (PvNode || cutNode)));
1382
1383     if (PvNode)
1384         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1385
1386     // If no good move is found and the previous position was ttPv, then the previous
1387     // opponent move is probably good and the new position is added to the search tree.
1388     if (bestValue <= alpha)
1389         ss->ttPv = ss->ttPv || ((ss-1)->ttPv && depth > 3);
1390     // Otherwise, a counter move has been found and if the position is the last leaf
1391     // in the search tree, remove the position from the search tree.
1392     else if (depth > 3)
1393         ss->ttPv = ss->ttPv && (ss+1)->ttPv;
1394
1395     // Write gathered information in transposition table
1396     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1397         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ss->ttPv,
1398                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1399                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1400                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1401
1402     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1403
1404     return bestValue;
1405   }
1406
1407
1408   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1409   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1410   template <NodeType nodeType>
1411   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1412
1413     static_assert(nodeType != Root);
1414     constexpr bool PvNode = nodeType == PV;
1415
1416     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1417     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1418     assert(depth <= 0);
1419
1420     Move pv[MAX_PLY+1];
1421     StateInfo st;
1422     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
1423
1424     TTEntry* tte;
1425     Key posKey;
1426     Move ttMove, move, bestMove;
1427     Depth ttDepth;
1428     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase;
1429     bool pvHit, givesCheck, captureOrPromotion;
1430     int moveCount;
1431
1432     if (PvNode)
1433     {
1434         (ss+1)->pv = pv;
1435         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1436     }
1437
1438     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1439     bestMove = MOVE_NONE;
1440     ss->inCheck = pos.checkers();
1441     moveCount = 0;
1442
1443     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1444     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1445         || ss->ply >= MAX_PLY)
1446         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1447
1448     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1449
1450     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1451     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1452     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1453     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1454                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1455     // Transposition table lookup
1456     posKey = pos.key();
1457     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
1458     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1459     ttMove = ss->ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1460     pvHit = ss->ttHit && tte->is_pv();
1461
1462     if (  !PvNode
1463         && ss->ttHit
1464         && tte->depth() >= ttDepth
1465         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1466         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1467                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
1468         return ttValue;
1469
1470     // Evaluate the position statically
1471     if (ss->inCheck)
1472     {
1473         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1474         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1475     }
1476     else
1477     {
1478         if (ss->ttHit)
1479         {
1480             // Never assume anything about values stored in TT
1481             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1482                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1483
1484             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1485             if (    ttValue != VALUE_NONE
1486                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1487                 bestValue = ttValue;
1488         }
1489         else
1490             // In case of null move search use previous static eval with a different sign
1491             ss->staticEval = bestValue =
1492             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1493                                              : -(ss-1)->staticEval;
1494
1495         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1496         if (bestValue >= beta)
1497         {
1498             // Save gathered info in transposition table
1499             if (!ss->ttHit)
1500                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1501                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1502
1503             return bestValue;
1504         }
1505
1506         if (PvNode && bestValue > alpha)
1507             alpha = bestValue;
1508
1509         futilityBase = bestValue + 155;
1510     }
1511
1512     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1513                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1514                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1515
1516     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1517     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1518     // queen promotions, and other checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1519     // will be generated.
1520     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1521                                       &thisThread->captureHistory,
1522                                       contHist,
1523                                       to_sq((ss-1)->currentMove));
1524
1525     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1526     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1527     {
1528       assert(is_ok(move));
1529
1530       // Check for legality
1531       if (!pos.legal(move))
1532           continue;
1533
1534       givesCheck = pos.gives_check(move);
1535       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1536
1537       moveCount++;
1538
1539       // Futility pruning and moveCount pruning
1540       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1541           && !givesCheck
1542           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1543           &&  type_of(move) != PROMOTION)
1544       {
1545
1546           if (moveCount > 2)
1547               continue;
1548
1549           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1550
1551           if (futilityValue <= alpha)
1552           {
1553               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1554               continue;
1555           }
1556
1557           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1558           {
1559               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1560               continue;
1561           }
1562       }
1563
1564       // Do not search moves with negative SEE values
1565       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1566           && !pos.see_ge(move))
1567           continue;
1568
1569       // Speculative prefetch as early as possible
1570       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1571
1572       ss->currentMove = move;
1573       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1574                                                                 [captureOrPromotion]
1575                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1576                                                                 [to_sq(move)];
1577
1578       // Continuation history based pruning
1579       if (  !captureOrPromotion
1580           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1581           && (*contHist[0])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1582           && (*contHist[1])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1583           continue;
1584
1585       // Make and search the move
1586       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1587       value = -qsearch<nodeType>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1588       pos.undo_move(move);
1589
1590       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1591
1592       // Check for a new best move
1593       if (value > bestValue)
1594       {
1595           bestValue = value;
1596
1597           if (value > alpha)
1598           {
1599               bestMove = move;
1600
1601               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1602                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1603
1604               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1605                   alpha = value;
1606               else
1607                   break; // Fail high
1608           }
1609        }
1610     }
1611
1612     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1613     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1614     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1615     {
1616         assert(!MoveList<LEGAL>(pos).size());
1617
1618         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1619     }
1620
1621     // Save gathered info in transposition table
1622     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1623               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER,
1624               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1625
1626     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1627
1628     return bestValue;
1629   }
1630
1631
1632   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1633   // "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1634   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1635
1636   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1637
1638     assert(v != VALUE_NONE);
1639
1640     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1641           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1642   }
1643
1644
1645   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1646   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1647   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root". However,
1648   // for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1649   // and the graph history interaction, we return an optimal TB score instead.
1650
1651   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1652
1653     if (v == VALUE_NONE)
1654         return VALUE_NONE;
1655
1656     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1657     {
1658         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1659             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1660
1661         return v - ply;
1662     }
1663
1664     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1665     {
1666         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1667             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1668
1669         return v + ply;
1670     }
1671
1672     return v;
1673   }
1674
1675
1676   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1677
1678   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1679
1680     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1681         *pv++ = *childPv++;
1682     *pv = MOVE_NONE;
1683   }
1684
1685
1686   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1687
1688   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1689                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1690
1691     int bonus1, bonus2;
1692     Color us = pos.side_to_move();
1693     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1694     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1695     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1696     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1697
1698     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1699     bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1               // larger bonus
1700                                             : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
1701
1702     if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1703     {
1704         // Increase stats for the best move in case it was a quiet move
1705         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2, depth);
1706
1707         // Decrease stats for all non-best quiet moves
1708         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1709         {
1710             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1711             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1712         }
1713     }
1714     else
1715         // Increase stats for the best move in case it was a capture move
1716         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1717
1718     // Extra penalty for a quiet early move that was not a TT move or
1719     // main killer move in previous ply when it gets refuted.
1720     if (   ((ss-1)->moveCount == 1 + (ss-1)->ttHit || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1721         && !pos.captured_piece())
1722             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1723
1724     // Decrease stats for all non-best capture moves
1725     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1726     {
1727         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1728         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1729         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1730     }
1731   }
1732
1733
1734   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1735   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1736
1737   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1738
1739     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1740     {
1741         // Only update first 2 continuation histories if we are in check
1742         if (ss->inCheck && i > 2)
1743             break;
1744         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1745             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1746     }
1747   }
1748
1749
1750   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1751
1752   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth) {
1753
1754     // Update killers
1755     if (ss->killers[0] != move)
1756     {
1757         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1758         ss->killers[0] = move;
1759     }
1760
1761     Color us = pos.side_to_move();
1762     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1763     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1764     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1765
1766     // Update countermove history
1767     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1768     {
1769         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1770         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1771     }
1772
1773     // Update low ply history
1774     if (depth > 11 && ss->ply < MAX_LPH)
1775         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply][from_to(move)] << stat_bonus(depth - 7);
1776   }
1777
1778   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1779   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1780
1781   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1782
1783     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1784     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1785
1786     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1787     Value topScore = rootMoves[0].score;
1788     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1789     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1790     double weakness = 120 - 2 * level;
1791
1792     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1793     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1794     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1795     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1796     {
1797         // This is our magic formula
1798         int push = int((  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1799                         + delta * (rng.rand<unsigned>() % int(weakness))) / 128);
1800
1801         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1802         {
1803             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1804             best = rootMoves[i].pv[0];
1805         }
1806     }
1807
1808     return best;
1809   }
1810
1811 } // namespace
1812
1813
1814 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1815 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1816
1817 void MainThread::check_time() {
1818
1819   if (--callsCnt > 0)
1820       return;
1821
1822   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1823   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1824
1825   static TimePoint lastInfoTime = now();
1826
1827   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1828   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1829
1830   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1831   {
1832       lastInfoTime = tick;
1833       dbg_print();
1834   }
1835
1836   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1837   if (ponder)
1838       return;
1839
1840   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1841       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1842       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1843       Threads.stop = true;
1844 }
1845
1846
1847 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1848 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1849
1850 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1851
1852   std::stringstream ss;
1853   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1854   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1855   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1856   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1857   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1858   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1859
1860   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1861   {
1862       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1863
1864       if (depth == 1 && !updated && i > 0)
1865           continue;
1866
1867       Depth d = updated ? depth : std::max(1, depth - 1);
1868       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1869
1870       if (v == -VALUE_INFINITE)
1871           v = VALUE_ZERO;
1872
1873       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1874       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1875
1876       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1877           ss << "\n";
1878
1879       ss << "info"
1880          << " depth "    << d
1881          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1882          << " multipv "  << i + 1
1883          << " score "    << UCI::value(v);
1884
1885       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1886           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1887
1888       if (!tb && i == pvIdx)
1889           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1890
1891       ss << " nodes "    << nodesSearched
1892          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1893
1894       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1895           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1896
1897       ss << " tbhits "   << tbHits
1898          << " time "     << elapsed
1899          << " pv";
1900
1901       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1902           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1903   }
1904
1905   return ss.str();
1906 }
1907
1908
1909 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1910 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1911 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1912 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1913
1914 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1915
1916     StateInfo st;
1917     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
1918
1919     bool ttHit;
1920
1921     assert(pv.size() == 1);
1922
1923     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1924         return false;
1925
1926     pos.do_move(pv[0], st);
1927     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1928
1929     if (ttHit)
1930     {
1931         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1932         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1933             pv.push_back(m);
1934     }
1935
1936     pos.undo_move(pv[0]);
1937     return pv.size() > 1;
1938 }
1939
1940 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1941
1942     RootInTB = false;
1943     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1944     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1945     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1946     bool dtz_available = true;
1947
1948     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1949     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1950     if (Cardinality > MaxCardinality)
1951     {
1952         Cardinality = MaxCardinality;
1953         ProbeDepth = 0;
1954     }
1955
1956     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1957     {
1958         // Rank moves using DTZ tables
1959         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1960
1961         if (!RootInTB)
1962         {
1963             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1964             dtz_available = false;
1965             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1966         }
1967     }
1968
1969     if (RootInTB)
1970     {
1971         // Sort moves according to TB rank
1972         std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
1973                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
1974
1975         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
1976         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
1977             Cardinality = 0;
1978     }
1979     else
1980     {
1981         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
1982         for (auto& m : rootMoves)
1983             m.tbRank = 0;
1984     }
1985 }
1986
1987 } // namespace Stockfish