]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
394f228fb4f59956914ab3d014b199934d245716
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5   Copyright (C) 2015-2018 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
6
7   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
8   it under the terms of the GNU General Public License as published by
9   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
10   (at your option) any later version.
11
12   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
13   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15   GNU General Public License for more details.
16
17   You should have received a copy of the GNU General Public License
18   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19 */
20
21 #include <algorithm>
22 #include <cassert>
23 #include <cmath>
24 #include <cstring>   // For std::memset
25 #include <iostream>
26 #include <sstream>
27
28 #include "evaluate.h"
29 #include "misc.h"
30 #include "movegen.h"
31 #include "movepick.h"
32 #include "position.h"
33 #include "search.h"
34 #include "timeman.h"
35 #include "thread.h"
36 #include "tt.h"
37 #include "uci.h"
38 #include "syzygy/tbprobe.h"
39
40 namespace Search {
41
42   LimitsType Limits;
43 }
44
45 namespace Tablebases {
46
47   int Cardinality;
48   bool RootInTB;
49   bool UseRule50;
50   Depth ProbeDepth;
51   Value Score;
52 }
53
54 namespace TB = Tablebases;
55
56 using std::string;
57 using Eval::evaluate;
58 using namespace Search;
59
60 namespace {
61
62   // Different node types, used as a template parameter
63   enum NodeType { NonPV, PV };
64
65   // Sizes and phases of the skip-blocks, used for distributing search depths across the threads
66   const int SkipSize[]  = { 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4 };
67   const int SkipPhase[] = { 0, 1, 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 };
68
69   // Razoring and futility margins
70   const int RazorMargin = 590;
71   Value futility_margin(Depth d) { return Value(150 * d / ONE_PLY); }
72
73   // Futility and reductions lookup tables, initialized at startup
74   int FutilityMoveCounts[2][16]; // [improving][depth]
75   int Reductions[2][2][64][64];  // [pv][improving][depth][moveNumber]
76
77   template <bool PvNode> Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
78     return Reductions[PvNode][i][std::min(d / ONE_PLY, 63)][std::min(mn, 63)] * ONE_PLY;
79   }
80
81   // History and stats update bonus, based on depth
82   int stat_bonus(Depth depth) {
83     int d = depth / ONE_PLY;
84     return d > 17 ? 0 : d * d + 2 * d - 2;
85   }
86
87   // Skill structure is used to implement strength limit
88   struct Skill {
89     explicit Skill(int l) : level(l) {}
90     bool enabled() const { return level < 20; }
91     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth / ONE_PLY == 1 + level; }
92     Move pick_best(size_t multiPV);
93
94     int level;
95     Move best = MOVE_NONE;
96   };
97
98   template <NodeType NT>
99   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode, bool skipEarlyPruning);
100
101   template <NodeType NT, bool InCheck>
102   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = DEPTH_ZERO);
103
104   Value value_to_tt(Value v, int ply);
105   Value value_from_tt(Value v, int ply);
106   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
107   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
108   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, Move* quiets, int quietsCnt, int bonus);
109   void update_capture_stats(const Position& pos, Move move, Move* captures, int captureCnt, int bonus);
110
111   inline bool gives_check(const Position& pos, Move move) {
112     Color us = pos.side_to_move();
113     return  type_of(move) == NORMAL && !(pos.blockers_for_king(~us) & pos.pieces(us))
114           ? pos.check_squares(type_of(pos.moved_piece(move))) & to_sq(move)
115           : pos.gives_check(move);
116   }
117
118   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
119   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
120   template<bool Root>
121   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
122
123     StateInfo st;
124     uint64_t cnt, nodes = 0;
125     const bool leaf = (depth == 2 * ONE_PLY);
126
127     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
128     {
129         if (Root && depth <= ONE_PLY)
130             cnt = 1, nodes++;
131         else
132         {
133             pos.do_move(m, st);
134             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - ONE_PLY);
135             nodes += cnt;
136             pos.undo_move(m);
137         }
138         if (Root)
139             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
140     }
141     return nodes;
142   }
143
144 } // namespace
145
146
147 /// Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
148
149 void Search::init() {
150
151   for (int imp = 0; imp <= 1; ++imp)
152       for (int d = 1; d < 64; ++d)
153           for (int mc = 1; mc < 64; ++mc)
154           {
155               double r = log(d) * log(mc) / 1.95;
156
157               Reductions[NonPV][imp][d][mc] = int(std::round(r));
158               Reductions[PV][imp][d][mc] = std::max(Reductions[NonPV][imp][d][mc] - 1, 0);
159
160               // Increase reduction for non-PV nodes when eval is not improving
161               if (!imp && Reductions[NonPV][imp][d][mc] >= 2)
162                 Reductions[NonPV][imp][d][mc]++;
163           }
164
165   for (int d = 0; d < 16; ++d)
166   {
167       FutilityMoveCounts[0][d] = int(2.4 + 0.74 * pow(d, 1.78));
168       FutilityMoveCounts[1][d] = int(5.0 + 1.00 * pow(d, 2.00));
169   }
170 }
171
172
173 /// Search::clear() resets search state to its initial value
174
175 void Search::clear() {
176
177   Threads.main()->wait_for_search_finished();
178
179   Time.availableNodes = 0;
180   TT.clear();
181   Threads.clear();
182 }
183
184
185 /// MainThread::search() is called by the main thread when the program receives
186 /// the UCI 'go' command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
187
188 void MainThread::search() {
189
190   if (Limits.perft)
191   {
192       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft * ONE_PLY);
193       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
194       return;
195   }
196
197   Color us = rootPos.side_to_move();
198   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
199   TT.new_search();
200
201   if (rootMoves.empty())
202   {
203       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
204       sync_cout << "info depth 0 score "
205                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
206                 << sync_endl;
207   }
208   else
209   {
210       for (Thread* th : Threads)
211           if (th != this)
212               th->start_searching();
213
214       Thread::search(); // Let's start searching!
215   }
216
217   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
218   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
219   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
220   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
221   // until the GUI sends one of those commands (which also raises Threads.stop).
222   Threads.stopOnPonderhit = true;
223
224   while (!Threads.stop && (Threads.ponder || Limits.infinite))
225   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
226
227   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
228   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
229   Threads.stop = true;
230
231   // Wait until all threads have finished
232   for (Thread* th : Threads)
233       if (th != this)
234           th->wait_for_search_finished();
235
236   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
237   // the available ones before exiting.
238   if (Limits.npmsec)
239       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
240
241   // Check if there are threads with a better score than main thread
242   Thread* bestThread = this;
243   if (    Options["MultiPV"] == 1
244       && !Limits.depth
245       && !Skill(Options["Skill Level"]).enabled()
246       &&  rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
247   {
248       for (Thread* th : Threads)
249       {
250           Depth depthDiff = th->completedDepth - bestThread->completedDepth;
251           Value scoreDiff = th->rootMoves[0].score - bestThread->rootMoves[0].score;
252
253           // Select the thread with the best score, always if it is a mate
254           if (    scoreDiff > 0
255               && (depthDiff >= 0 || th->rootMoves[0].score >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY))
256               bestThread = th;
257       }
258   }
259
260   previousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
261
262   // Send again PV info if we have a new best thread
263   if (bestThread != this)
264       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE) << sync_endl;
265
266   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
267
268   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
269       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
270
271   std::cout << sync_endl;
272 }
273
274
275 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
276 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
277 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
278
279 void Thread::search() {
280
281   Stack stack[MAX_PLY+7], *ss = stack+4; // To reference from (ss-4) to (ss+2)
282   Value bestValue, alpha, beta, delta;
283   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
284   Depth lastBestMoveDepth = DEPTH_ZERO;
285   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
286   double timeReduction = 1.0;
287   Color us = rootPos.side_to_move();
288
289   std::memset(ss-4, 0, 7 * sizeof(Stack));
290   for (int i = 4; i > 0; i--)
291      (ss-i)->contHistory = &this->contHistory[NO_PIECE][0]; // Use as sentinel
292
293   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
294   beta = VALUE_INFINITE;
295
296   if (mainThread)
297       mainThread->bestMoveChanges = 0, mainThread->failedLow = false;
298
299   size_t multiPV = Options["MultiPV"];
300   Skill skill(Options["Skill Level"]);
301
302   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
303   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
304   if (skill.enabled())
305       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
306
307   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
308
309   int ct = Options["Contempt"] * PawnValueEg / 100; // From centipawns
310   Eval::Contempt = (us == WHITE ?  make_score(ct, ct / 2)
311                                 : -make_score(ct, ct / 2));
312
313   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
314   while (   (rootDepth += ONE_PLY) < DEPTH_MAX
315          && !Threads.stop
316          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth / ONE_PLY > Limits.depth))
317   {
318       // Distribute search depths across the helper threads
319       if (idx > 0)
320       {
321           int i = (idx - 1) % 20;
322           if (((rootDepth / ONE_PLY + rootPos.game_ply() + SkipPhase[i]) / SkipSize[i]) % 2)
323               continue;  // Retry with an incremented rootDepth
324       }
325
326       // Age out PV variability metric
327       if (mainThread)
328           mainThread->bestMoveChanges *= 0.505, mainThread->failedLow = false;
329
330       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
331       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
332       for (RootMove& rm : rootMoves)
333           rm.previousScore = rm.score;
334
335       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
336       for (PVIdx = 0; PVIdx < multiPV && !Threads.stop; ++PVIdx)
337       {
338           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
339           selDepth = 0;
340
341           // Reset aspiration window starting size
342           if (rootDepth >= 5 * ONE_PLY)
343           {
344               delta = Value(18);
345               alpha = std::max(rootMoves[PVIdx].previousScore - delta,-VALUE_INFINITE);
346               beta  = std::min(rootMoves[PVIdx].previousScore + delta, VALUE_INFINITE);
347
348               // Adjust contempt based on current bestValue
349               ct =  Options["Contempt"] * PawnValueEg / 100 // From centipawns
350                   + (bestValue >  500 ?  50:                // Dynamic contempt
351                      bestValue < -500 ? -50:
352                      bestValue / 10);
353
354               Eval::Contempt = (us == WHITE ?  make_score(ct, ct / 2)
355                                             : -make_score(ct, ct / 2));
356           }
357
358           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
359           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
360           // high/low anymore.
361           while (true)
362           {
363               bestValue = ::search<PV>(rootPos, ss, alpha, beta, rootDepth, false, false);
364
365               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
366               // is done with a stable algorithm because all the values but the
367               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
368               // and we want to keep the same order for all the moves except the
369               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
370               // search the already searched PV lines are preserved.
371               std::stable_sort(rootMoves.begin() + PVIdx, rootMoves.end());
372
373               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
374               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
375               // the previous iteration.
376               if (Threads.stop)
377                   break;
378
379               // When failing high/low give some update (without cluttering
380               // the UI) before a re-search.
381               if (   mainThread
382                   && multiPV == 1
383                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
384                   && Time.elapsed() > 3000)
385                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
386
387               // In case of failing low/high increase aspiration window and
388               // re-search, otherwise exit the loop.
389               if (bestValue <= alpha)
390               {
391                   beta = (alpha + beta) / 2;
392                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
393
394                   if (mainThread)
395                   {
396                       mainThread->failedLow = true;
397                       Threads.stopOnPonderhit = false;
398                   }
399               }
400               else if (bestValue >= beta)
401                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
402               else
403                   break;
404
405               delta += delta / 4 + 5;
406
407               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
408           }
409
410           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
411           std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.begin() + PVIdx + 1);
412
413           if (    mainThread
414               && (Threads.stop || PVIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
415               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
416       }
417
418       if (!Threads.stop)
419           completedDepth = rootDepth;
420
421       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
422          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
423          lastBestMoveDepth = rootDepth;
424       }
425
426       // Have we found a "mate in x"?
427       if (   Limits.mate
428           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
429           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
430           Threads.stop = true;
431
432       if (!mainThread)
433           continue;
434
435       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
436       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
437           skill.pick_best(multiPV);
438
439       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
440       if (    Limits.use_time_management()
441           && !Threads.stop
442           && !Threads.stopOnPonderhit)
443           {
444               const int F[] = { mainThread->failedLow,
445                                 bestValue - mainThread->previousScore };
446
447               int improvingFactor = std::max(229, std::min(715, 357 + 119 * F[0] - 6 * F[1]));
448
449               // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
450               timeReduction = 1.0;
451               for (int i : {3, 4, 5})
452                   if (lastBestMoveDepth * i < completedDepth)
453                      timeReduction *= 1.3;
454
455               // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
456               double unstablePvFactor = 1.0 + mainThread->bestMoveChanges;
457               unstablePvFactor *= std::pow(mainThread->previousTimeReduction, 0.51) / timeReduction;
458
459               // Stop the search if we have only one legal move, or if available time elapsed
460               if (   rootMoves.size() == 1
461                   || Time.elapsed() > Time.optimum() * unstablePvFactor * improvingFactor / 605)
462               {
463                   // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
464                   // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
465                   if (Threads.ponder)
466                       Threads.stopOnPonderhit = true;
467                   else
468                       Threads.stop = true;
469               }
470           }
471   }
472
473   if (!mainThread)
474       return;
475
476   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
477
478   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
479   if (skill.enabled())
480       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
481                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
482 }
483
484
485 namespace {
486
487   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
488
489   template <NodeType NT>
490   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode, bool skipEarlyPruning) {
491
492     const bool PvNode = NT == PV;
493     const bool rootNode = PvNode && ss->ply == 0;
494
495     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
496     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
497     assert(DEPTH_ZERO < depth && depth < DEPTH_MAX);
498     assert(!(PvNode && cutNode));
499     assert(depth / ONE_PLY * ONE_PLY == depth);
500
501     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
502     StateInfo st;
503     TTEntry* tte;
504     Key posKey;
505     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
506     Depth extension, newDepth;
507     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue;
508     bool ttHit, inCheck, givesCheck, singularExtensionNode, improving;
509     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning, skipQuiets, ttCapture, pvExact;
510     Piece movedPiece;
511     int moveCount, captureCount, quietCount;
512
513     // Step 1. Initialize node
514     Thread* thisThread = pos.this_thread();
515     inCheck = pos.checkers();
516     moveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
517     ss->statScore = 0;
518     bestValue = -VALUE_INFINITE;
519     maxValue = VALUE_INFINITE;
520
521     // Check for the available remaining time
522     if (thisThread == Threads.main())
523         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
524
525     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
526     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
527         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
528
529     if (!rootNode)
530     {
531         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
532         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
533             || pos.is_draw(ss->ply)
534             || ss->ply >= MAX_PLY)
535             return (ss->ply >= MAX_PLY && !inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
536
537         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
538         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
539         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
540         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
541         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
542         // mate. In this case return a fail-high score.
543         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
544         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
545         if (alpha >= beta)
546             return alpha;
547     }
548
549     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
550
551     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
552     ss->currentMove = (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
553     ss->contHistory = &thisThread->contHistory[NO_PIECE][0];
554     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
555     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
556
557     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
558     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
559     // position key in case of an excluded move.
560     excludedMove = ss->excludedMove;
561     posKey = pos.key() ^ Key(excludedMove << 16); // Isn't a very good hash
562     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
563     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
564     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->PVIdx].pv[0]
565             : ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
566
567     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
568     if (  !PvNode
569         && ttHit
570         && tte->depth() >= depth
571         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
572         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
573                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
574     {
575         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
576         if (ttMove)
577         {
578             if (ttValue >= beta)
579             {
580                 if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
581                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, nullptr, 0, stat_bonus(depth));
582
583                 // Extra penalty for a quiet TT move in previous ply when it gets refuted
584                 if ((ss-1)->moveCount == 1 && !pos.captured_piece())
585                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + ONE_PLY));
586             }
587             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
588             else if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
589             {
590                 int penalty = -stat_bonus(depth);
591                 thisThread->mainHistory.update(pos.side_to_move(), ttMove, penalty);
592                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
593             }
594         }
595         return ttValue;
596     }
597
598     // Step 5. Tablebases probe
599     if (!rootNode && TB::Cardinality)
600     {
601         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
602
603         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
604             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
605             &&  pos.rule50_count() == 0
606             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
607         {
608             TB::ProbeState err;
609             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
610
611             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
612             {
613                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
614
615                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
616
617                 value =  wdl < -drawScore ? -VALUE_MATE + MAX_PLY + ss->ply + 1
618                        : wdl >  drawScore ?  VALUE_MATE - MAX_PLY - ss->ply - 1
619                                           :  VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
620
621                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
622                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
623
624                 if (    b == BOUND_EXACT
625                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
626                 {
627                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), b,
628                               std::min(DEPTH_MAX - ONE_PLY, depth + 6 * ONE_PLY),
629                               MOVE_NONE, VALUE_NONE, TT.generation());
630
631                     return value;
632                 }
633
634                 if (PvNode)
635                 {
636                     if (b == BOUND_LOWER)
637                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
638                     else
639                         maxValue = value;
640                 }
641             }
642         }
643     }
644
645     // Step 6. Evaluate the position statically
646     if (inCheck)
647     {
648         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
649         goto moves_loop;
650     }
651     else if (ttHit)
652     {
653         // Never assume anything on values stored in TT
654         if ((ss->staticEval = eval = tte->eval()) == VALUE_NONE)
655             eval = ss->staticEval = evaluate(pos);
656
657         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
658         if (    ttValue != VALUE_NONE
659             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
660             eval = ttValue;
661     }
662     else
663     {
664         ss->staticEval = eval =
665         (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
666                                          : -(ss-1)->staticEval + 2 * Eval::Tempo;
667
668         tte->save(posKey, VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE,
669                   ss->staticEval, TT.generation());
670     }
671
672     if (skipEarlyPruning || !pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
673         goto moves_loop;
674
675     // Step 7. Razoring (skipped when in check)
676     if (   !PvNode
677         &&  depth <= ONE_PLY
678         &&  eval + RazorMargin <= alpha)
679         return qsearch<NonPV, false>(pos, ss, alpha, alpha+1);
680
681     // Step 8. Futility pruning: child node (skipped when in check)
682     if (   !rootNode
683         &&  depth < 7 * ONE_PLY
684         &&  eval - futility_margin(depth) >= beta
685         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN) // Do not return unproven wins
686         return eval;
687
688     // Step 9. Null move search with verification search
689     if (   !PvNode
690         &&  eval >= beta
691         &&  ss->staticEval >= beta - 36 * depth / ONE_PLY + 225
692         && (ss->ply >= thisThread->nmp_ply || ss->ply % 2 != thisThread->nmp_odd))
693     {
694         assert(eval - beta >= 0);
695
696         // Null move dynamic reduction based on depth and value
697         Depth R = ((823 + 67 * depth / ONE_PLY) / 256 + std::min((eval - beta) / PawnValueMg, 3)) * ONE_PLY;
698
699         ss->currentMove = MOVE_NULL;
700         ss->contHistory = &thisThread->contHistory[NO_PIECE][0];
701
702         pos.do_null_move(st);
703         Value nullValue = depth-R < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -beta, -beta+1)
704                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode, true);
705         pos.undo_null_move();
706
707         if (nullValue >= beta)
708         {
709             // Do not return unproven mate scores
710             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
711                 nullValue = beta;
712
713             if (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && (depth < 12 * ONE_PLY || thisThread->nmp_ply))
714                 return nullValue;
715
716             // Do verification search at high depths. Disable null move pruning
717             // for side to move for the first part of the remaining search tree.
718             thisThread->nmp_ply = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
719             thisThread->nmp_odd = ss->ply % 2;
720
721             Value v = depth-R < ONE_PLY ? qsearch<NonPV, false>(pos, ss, beta-1, beta)
722                                         :  search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false, true);
723
724             thisThread->nmp_odd = thisThread->nmp_ply = 0;
725
726             if (v >= beta)
727                 return nullValue;
728         }
729     }
730
731     // Step 10. ProbCut (skipped when in check)
732     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
733     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
734     if (   !PvNode
735         &&  depth >= 5 * ONE_PLY
736         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
737     {
738         assert(is_ok((ss-1)->currentMove));
739
740         Value rbeta = std::min(beta + 200, VALUE_INFINITE);
741         MovePicker mp(pos, ttMove, rbeta - ss->staticEval, &thisThread->captureHistory);
742
743         while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
744             if (pos.legal(move))
745             {
746                 ss->currentMove = move;
747                 ss->contHistory = &thisThread->contHistory[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)];
748
749                 assert(depth >= 5 * ONE_PLY);
750
751                 pos.do_move(move, st);
752
753                 // Perform a preliminary search at depth 1 to verify that the move holds.
754                 // We will only do this search if the depth is not 5, thus avoiding two
755                 // searches at depth 1 in a row.
756                 if (depth != 5 * ONE_PLY)
757                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, ONE_PLY, !cutNode, true);
758
759                 // If the first search was skipped or was performed and held, perform
760                 // the regular search.
761                 if (depth == 5 * ONE_PLY || value >= rbeta)
762                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, depth - 4 * ONE_PLY, !cutNode, false);
763
764                 pos.undo_move(move);
765                 if (value >= rbeta)
766                     return value;
767             }
768     }
769
770     // Step 11. Internal iterative deepening (skipped when in check)
771     if (    depth >= 6 * ONE_PLY
772         && !ttMove
773         && (PvNode || ss->staticEval + 256 >= beta))
774     {
775         Depth d = 3 * depth / 4 - 2 * ONE_PLY;
776         search<NT>(pos, ss, alpha, beta, d, cutNode, true);
777
778         tte = TT.probe(posKey, ttHit);
779         ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
780         ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
781     }
782
783 moves_loop: // When in check, search starts from here
784
785     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->contHistory, (ss-2)->contHistory, nullptr, (ss-4)->contHistory };
786     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
787
788     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory, &thisThread->captureHistory, contHist, countermove, ss->killers);
789     value = bestValue; // Workaround a bogus 'uninitialized' warning under gcc
790     improving =   ss->staticEval >= (ss-2)->staticEval
791             /* || ss->staticEval == VALUE_NONE Already implicit in the previous condition */
792                ||(ss-2)->staticEval == VALUE_NONE;
793
794     singularExtensionNode =   !rootNode
795                            &&  depth >= 8 * ONE_PLY
796                            &&  ttMove != MOVE_NONE
797                            &&  ttValue != VALUE_NONE
798                            && !excludedMove // Recursive singular search is not allowed
799                            && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
800                            &&  tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
801     skipQuiets = false;
802     ttCapture = false;
803     pvExact = PvNode && ttHit && tte->bound() == BOUND_EXACT;
804
805     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
806     // or a beta cutoff occurs.
807     while ((move = mp.next_move(skipQuiets)) != MOVE_NONE)
808     {
809       assert(is_ok(move));
810
811       if (move == excludedMove)
812           continue;
813
814       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
815       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
816       // mode we also skip PV moves which have been already searched.
817       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->PVIdx,
818                                   thisThread->rootMoves.end(), move))
819           continue;
820
821       ss->moveCount = ++moveCount;
822
823       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
824           sync_cout << "info depth " << depth / ONE_PLY
825                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
826                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->PVIdx << sync_endl;
827       if (PvNode)
828           (ss+1)->pv = nullptr;
829
830       extension = DEPTH_ZERO;
831       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
832       movedPiece = pos.moved_piece(move);
833       givesCheck = gives_check(pos, move);
834
835       moveCountPruning =   depth < 16 * ONE_PLY
836                         && moveCount >= FutilityMoveCounts[improving][depth / ONE_PLY];
837
838       // Step 13. Extensions
839
840       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search
841       // of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then
842       // that move is singular and should be extended. To verify this we do a
843       // reduced search on on all the other moves but the ttMove and if the
844       // result is lower than ttValue minus a margin then we will extend the ttMove.
845       if (    singularExtensionNode
846           &&  move == ttMove
847           &&  pos.legal(move))
848       {
849           Value rBeta = std::max(ttValue - 2 * depth / ONE_PLY, -VALUE_MATE);
850           ss->excludedMove = move;
851           value = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2, cutNode, true);
852           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
853
854           if (value < rBeta)
855               extension = ONE_PLY;
856       }
857       else if (    givesCheck // Check extension
858                && !moveCountPruning
859                &&  pos.see_ge(move))
860           extension = ONE_PLY;
861
862       // Calculate new depth for this move
863       newDepth = depth - ONE_PLY + extension;
864
865       // Step 14. Pruning at shallow depth
866       if (  !rootNode
867           && pos.non_pawn_material(pos.side_to_move())
868           && bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY)
869       {
870           if (   !captureOrPromotion
871               && !givesCheck
872               && (!pos.advanced_pawn_push(move) || pos.non_pawn_material() >= Value(5000)))
873           {
874               // Move count based pruning
875               if (moveCountPruning)
876               {
877                   skipQuiets = true;
878                   continue;
879               }
880
881               // Reduced depth of the next LMR search
882               int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount), DEPTH_ZERO) / ONE_PLY;
883
884               // Countermoves based pruning
885               if (   lmrDepth < 3
886                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
887                   && (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
888                   continue;
889
890               // Futility pruning: parent node
891               if (   lmrDepth < 7
892                   && !inCheck
893                   && ss->staticEval + 256 + 200 * lmrDepth <= alpha)
894                   continue;
895
896               // Prune moves with negative SEE
897               if (   lmrDepth < 8
898                   && !pos.see_ge(move, Value(-35 * lmrDepth * lmrDepth)))
899                   continue;
900           }
901           else if (    depth < 7 * ONE_PLY
902                    && !extension
903                    && !pos.see_ge(move, -PawnValueEg * (depth / ONE_PLY)))
904                   continue;
905       }
906
907       // Speculative prefetch as early as possible
908       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
909
910       // Check for legality just before making the move
911       if (!rootNode && !pos.legal(move))
912       {
913           ss->moveCount = --moveCount;
914           continue;
915       }
916
917       if (move == ttMove && captureOrPromotion)
918           ttCapture = true;
919
920       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
921       ss->currentMove = move;
922       ss->contHistory = &thisThread->contHistory[movedPiece][to_sq(move)];
923
924       // Step 15. Make the move
925       pos.do_move(move, st, givesCheck);
926
927       // Step 16. Reduced depth search (LMR). If the move fails high it will be
928       // re-searched at full depth.
929       if (    depth >= 3 * ONE_PLY
930           &&  moveCount > 1
931           && (!captureOrPromotion || moveCountPruning))
932       {
933           Depth r = reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount);
934
935           if (captureOrPromotion)
936               r -= r ? ONE_PLY : DEPTH_ZERO;
937           else
938           {
939               // Decrease reduction if opponent's move count is high
940               if ((ss-1)->moveCount > 15)
941                   r -= ONE_PLY;
942
943               // Decrease reduction for exact PV nodes
944               if (pvExact)
945                   r -= ONE_PLY;
946
947               // Increase reduction if ttMove is a capture
948               if (ttCapture)
949                   r += ONE_PLY;
950
951               // Increase reduction for cut nodes
952               if (cutNode)
953                   r += 2 * ONE_PLY;
954
955               // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
956               // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
957               // hence break make_move().
958               else if (    type_of(move) == NORMAL
959                        && !pos.see_ge(make_move(to_sq(move), from_sq(move))))
960                   r -= 2 * ONE_PLY;
961
962               ss->statScore =  thisThread->mainHistory[~pos.side_to_move()][from_to(move)]
963                              + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
964                              + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
965                              + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
966                              - 4000;
967
968               // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score
969               if (ss->statScore >= 0 && (ss-1)->statScore < 0)
970                   r -= ONE_PLY;
971
972               else if ((ss-1)->statScore >= 0 && ss->statScore < 0)
973                   r += ONE_PLY;
974
975               // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history
976               r = std::max(DEPTH_ZERO, (r / ONE_PLY - ss->statScore / 20000) * ONE_PLY);
977           }
978
979           Depth d = std::max(newDepth - r, ONE_PLY);
980
981           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true, false);
982
983           doFullDepthSearch = (value > alpha && d != newDepth);
984       }
985       else
986           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
987
988       // Step 17. Full depth search when LMR is skipped or fails high
989       if (doFullDepthSearch)
990           value = newDepth <   ONE_PLY ?
991                             givesCheck ? -qsearch<NonPV,  true>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha)
992                                        : -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha)
993                                        : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode, false);
994
995       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
996       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
997       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
998       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
999       {
1000           (ss+1)->pv = pv;
1001           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1002
1003           value = newDepth <   ONE_PLY ?
1004                             givesCheck ? -qsearch<PV,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha)
1005                                        : -qsearch<PV, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha)
1006                                        : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false, false);
1007       }
1008
1009       // Step 18. Undo move
1010       pos.undo_move(move);
1011
1012       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1013
1014       // Step 19. Check for a new best move
1015       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1016       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1017       // updating best move, PV and TT.
1018       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1019           return VALUE_ZERO;
1020
1021       if (rootNode)
1022       {
1023           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1024                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1025
1026           // PV move or new best move?
1027           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1028           {
1029               rm.score = value;
1030               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1031               rm.pv.resize(1);
1032
1033               assert((ss+1)->pv);
1034
1035               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1036                   rm.pv.push_back(*m);
1037
1038               // We record how often the best move has been changed in each
1039               // iteration. This information is used for time management: When
1040               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1041               if (moveCount > 1 && thisThread == Threads.main())
1042                   ++static_cast<MainThread*>(thisThread)->bestMoveChanges;
1043           }
1044           else
1045               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1046               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1047               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1048               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1049       }
1050
1051       if (value > bestValue)
1052       {
1053           bestValue = value;
1054
1055           if (value > alpha)
1056           {
1057               bestMove = move;
1058
1059               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1060                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1061
1062               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1063                   alpha = value;
1064               else
1065               {
1066                   assert(value >= beta); // Fail high
1067                   break;
1068               }
1069           }
1070       }
1071
1072       if (move != bestMove)
1073       {
1074           if (captureOrPromotion && captureCount < 32)
1075               capturesSearched[captureCount++] = move;
1076
1077           else if (!captureOrPromotion && quietCount < 64)
1078               quietsSearched[quietCount++] = move;
1079       }
1080     }
1081
1082     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1083     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1084     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1085     /*
1086        if (Threads.stop)
1087         return VALUE_DRAW;
1088     */
1089
1090     // Step 20. Check for mate and stalemate
1091     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1092     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1093     // return a fail low score.
1094
1095     assert(moveCount || !inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1096
1097     if (!moveCount)
1098         bestValue = excludedMove ? alpha
1099                    :     inCheck ? mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1100     else if (bestMove)
1101     {
1102         // Quiet best move: update move sorting heuristics
1103         if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1104             update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, quietsSearched, quietCount, stat_bonus(depth));
1105         else
1106             update_capture_stats(pos, bestMove, capturesSearched, captureCount, stat_bonus(depth));
1107
1108         // Extra penalty for a quiet TT move in previous ply when it gets refuted
1109         if ((ss-1)->moveCount == 1 && !pos.captured_piece())
1110             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + ONE_PLY));
1111     }
1112     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1113     else if (    depth >= 3 * ONE_PLY
1114              && !pos.captured_piece()
1115              && is_ok((ss-1)->currentMove))
1116         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth));
1117
1118     if (PvNode)
1119         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1120
1121     if (!excludedMove)
1122         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1123                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1124                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1125                   depth, bestMove, ss->staticEval, TT.generation());
1126
1127     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1128
1129     return bestValue;
1130   }
1131
1132
1133   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1134   // search function with depth zero, or recursively with depth less than ONE_PLY.
1135
1136   template <NodeType NT, bool InCheck>
1137   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1138
1139     const bool PvNode = NT == PV;
1140
1141     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1142     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1143     assert(depth <= DEPTH_ZERO);
1144     assert(depth / ONE_PLY * ONE_PLY == depth);
1145     assert(InCheck == bool(pos.checkers()));
1146
1147     Move pv[MAX_PLY+1];
1148     StateInfo st;
1149     TTEntry* tte;
1150     Key posKey;
1151     Move ttMove, move, bestMove;
1152     Depth ttDepth;
1153     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1154     bool ttHit, givesCheck, evasionPrunable;
1155     int moveCount;
1156
1157     if (PvNode)
1158     {
1159         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1160         (ss+1)->pv = pv;
1161         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1162     }
1163
1164     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
1165     ss->currentMove = bestMove = MOVE_NONE;
1166     moveCount = 0;
1167
1168     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1169     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1170         || ss->ply >= MAX_PLY)
1171         return (ss->ply >= MAX_PLY && !InCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1172
1173     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1174
1175     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1176     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1177     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1178     ttDepth = InCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1179                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1180     // Transposition table lookup
1181     posKey = pos.key();
1182     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
1183     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
1184     ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1185
1186     if (  !PvNode
1187         && ttHit
1188         && tte->depth() >= ttDepth
1189         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1190         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() &  BOUND_LOWER)
1191                             : (tte->bound() &  BOUND_UPPER)))
1192         return ttValue;
1193
1194     // Evaluate the position statically
1195     if (InCheck)
1196     {
1197         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1198         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1199     }
1200     else
1201     {
1202         if (ttHit)
1203         {
1204             // Never assume anything on values stored in TT
1205             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1206                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1207
1208             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1209             if (   ttValue != VALUE_NONE
1210                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1211                 bestValue = ttValue;
1212         }
1213         else
1214             ss->staticEval = bestValue =
1215             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1216                                              : -(ss-1)->staticEval + 2 * Eval::Tempo;
1217
1218         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1219         if (bestValue >= beta)
1220         {
1221             if (!ttHit)
1222                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), BOUND_LOWER,
1223                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval, TT.generation());
1224
1225             return bestValue;
1226         }
1227
1228         if (PvNode && bestValue > alpha)
1229             alpha = bestValue;
1230
1231         futilityBase = bestValue + 128;
1232     }
1233
1234     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1235     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1236     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1237     // be generated.
1238     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &pos.this_thread()->mainHistory, &pos.this_thread()->captureHistory, to_sq((ss-1)->currentMove));
1239
1240     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1241     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1242     {
1243       assert(is_ok(move));
1244
1245       givesCheck = gives_check(pos, move);
1246
1247       moveCount++;
1248
1249       // Futility pruning
1250       if (   !InCheck
1251           && !givesCheck
1252           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1253           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1254       {
1255           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1256
1257           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1258
1259           if (futilityValue <= alpha)
1260           {
1261               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1262               continue;
1263           }
1264
1265           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1266           {
1267               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1268               continue;
1269           }
1270       }
1271
1272       // Detect non-capture evasions that are candidates to be pruned
1273       evasionPrunable =    InCheck
1274                        &&  (depth != DEPTH_ZERO || moveCount > 2)
1275                        &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY
1276                        && !pos.capture(move);
1277
1278       // Don't search moves with negative SEE values
1279       if (  (!InCheck || evasionPrunable)
1280           && !pos.see_ge(move))
1281           continue;
1282
1283       // Speculative prefetch as early as possible
1284       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1285
1286       // Check for legality just before making the move
1287       if (!pos.legal(move))
1288       {
1289           moveCount--;
1290           continue;
1291       }
1292
1293       ss->currentMove = move;
1294
1295       // Make and search the move
1296       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1297       value = givesCheck ? -qsearch<NT,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY)
1298                          : -qsearch<NT, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY);
1299       pos.undo_move(move);
1300
1301       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1302
1303       // Check for a new best move
1304       if (value > bestValue)
1305       {
1306           bestValue = value;
1307
1308           if (value > alpha)
1309           {
1310               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1311                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1312
1313               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1314               {
1315                   alpha = value;
1316                   bestMove = move;
1317               }
1318               else // Fail high
1319               {
1320                   tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), BOUND_LOWER,
1321                             ttDepth, move, ss->staticEval, TT.generation());
1322
1323                   return value;
1324               }
1325           }
1326        }
1327     }
1328
1329     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1330     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1331     if (InCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1332         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1333
1334     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1335               PvNode && bestValue > oldAlpha ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1336               ttDepth, bestMove, ss->staticEval, TT.generation());
1337
1338     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1339
1340     return bestValue;
1341   }
1342
1343
1344   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1345   // "plies to mate from the current position". Non-mate scores are unchanged.
1346   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1347
1348   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1349
1350     assert(v != VALUE_NONE);
1351
1352     return  v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1353           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1354   }
1355
1356
1357   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score
1358   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated
1359   // from current position) to "plies to mate/be mated from the root".
1360
1361   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1362
1363     return  v == VALUE_NONE             ? VALUE_NONE
1364           : v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v - ply
1365           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v + ply : v;
1366   }
1367
1368
1369   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1370
1371   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1372
1373     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1374         *pv++ = *childPv++;
1375     *pv = MOVE_NONE;
1376   }
1377
1378
1379   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1380   // by moves at ply -1, -2, and -4 with current move.
1381
1382   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1383
1384     for (int i : {1, 2, 4})
1385         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1386             (ss-i)->contHistory->update(pc, to, bonus);
1387   }
1388
1389
1390   // update_capture_stats() updates move sorting heuristics when a new capture best move is found
1391
1392   void update_capture_stats(const Position& pos, Move move,
1393                             Move* captures, int captureCnt, int bonus) {
1394
1395       CapturePieceToHistory& captureHistory =  pos.this_thread()->captureHistory;
1396       Piece moved_piece = pos.moved_piece(move);
1397       PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(move)));
1398       captureHistory.update(moved_piece, to_sq(move), captured, bonus);
1399
1400       // Decrease all the other played capture moves
1401       for (int i = 0; i < captureCnt; ++i)
1402       {
1403           moved_piece = pos.moved_piece(captures[i]);
1404           captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(captures[i])));
1405           captureHistory.update(moved_piece, to_sq(captures[i]), captured, -bonus);
1406       }
1407   }
1408
1409
1410   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics when a new quiet best move is found
1411
1412   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move,
1413                           Move* quiets, int quietsCnt, int bonus) {
1414
1415     if (ss->killers[0] != move)
1416     {
1417         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1418         ss->killers[0] = move;
1419     }
1420
1421     Color us = pos.side_to_move();
1422     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1423     thisThread->mainHistory.update(us, move, bonus);
1424     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1425
1426     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1427     {
1428         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1429         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1430     }
1431
1432     // Decrease all the other played quiet moves
1433     for (int i = 0; i < quietsCnt; ++i)
1434     {
1435         thisThread->mainHistory.update(us, quiets[i], -bonus);
1436         update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quiets[i]), to_sq(quiets[i]), -bonus);
1437     }
1438   }
1439
1440   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1441   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1442
1443   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1444
1445     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1446     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1447
1448     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1449     Value topScore = rootMoves[0].score;
1450     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1451     int weakness = 120 - 2 * level;
1452     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1453
1454     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1455     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1456     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1457     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1458     {
1459         // This is our magic formula
1460         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1461                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1462
1463         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1464         {
1465             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1466             best = rootMoves[i].pv[0];
1467         }
1468     }
1469
1470     return best;
1471   }
1472
1473 } // namespace
1474
1475 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1476 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1477
1478 void MainThread::check_time() {
1479
1480   if (--callsCnt > 0)
1481       return;
1482
1483   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1484   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(4096, int(Limits.nodes / 1024)) : 4096;
1485
1486   static TimePoint lastInfoTime = now();
1487
1488   int elapsed = Time.elapsed();
1489   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1490
1491   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1492   {
1493       lastInfoTime = tick;
1494       dbg_print();
1495   }
1496
1497   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1498   if (Threads.ponder)
1499       return;
1500
1501   if (   (Limits.use_time_management() && elapsed > Time.maximum() - 10)
1502       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1503       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1504       Threads.stop = true;
1505 }
1506
1507
1508 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1509 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1510
1511 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1512
1513   std::stringstream ss;
1514   int elapsed = Time.elapsed() + 1;
1515   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1516   size_t PVIdx = pos.this_thread()->PVIdx;
1517   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1518   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1519   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1520
1521   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1522   {
1523       bool updated = (i <= PVIdx && rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE);
1524
1525       if (depth == ONE_PLY && !updated)
1526           continue;
1527
1528       Depth d = updated ? depth : depth - ONE_PLY;
1529       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1530
1531       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE - MAX_PLY;
1532       v = tb ? TB::Score : v;
1533
1534       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1535           ss << "\n";
1536
1537       ss << "info"
1538          << " depth "    << d / ONE_PLY
1539          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1540          << " multipv "  << i + 1
1541          << " score "    << UCI::value(v);
1542
1543       if (!tb && i == PVIdx)
1544           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1545
1546       ss << " nodes "    << nodesSearched
1547          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1548
1549       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1550           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1551
1552       ss << " tbhits "   << tbHits
1553          << " time "     << elapsed
1554          << " pv";
1555
1556       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1557           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1558   }
1559
1560   return ss.str();
1561 }
1562
1563
1564 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1565 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1566 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1567 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1568
1569 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1570
1571     StateInfo st;
1572     bool ttHit;
1573
1574     assert(pv.size() == 1);
1575
1576     if (!pv[0])
1577         return false;
1578
1579     pos.do_move(pv[0], st);
1580     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1581
1582     if (ttHit)
1583     {
1584         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1585         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1586             pv.push_back(m);
1587     }
1588
1589     pos.undo_move(pv[0]);
1590     return pv.size() > 1;
1591 }
1592
1593
1594 void Tablebases::filter_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1595
1596     RootInTB = false;
1597     UseRule50 = Options["Syzygy50MoveRule"];
1598     ProbeDepth = Options["SyzygyProbeDepth"] * ONE_PLY;
1599     Cardinality = Options["SyzygyProbeLimit"];
1600
1601     // Skip TB probing when no TB found: !TBLargest -> !TB::Cardinality
1602     if (Cardinality > MaxCardinality)
1603     {
1604         Cardinality = MaxCardinality;
1605         ProbeDepth = DEPTH_ZERO;
1606     }
1607
1608     if (Cardinality < popcount(pos.pieces()) || pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1609         return;
1610
1611     // Don't filter any moves if the user requested analysis on multiple
1612     if (Options["MultiPV"] != 1)
1613         return;
1614
1615     // If the current root position is in the tablebases, then RootMoves
1616     // contains only moves that preserve the draw or the win.
1617     RootInTB = root_probe(pos, rootMoves, TB::Score);
1618
1619     if (RootInTB)
1620         Cardinality = 0; // Do not probe tablebases during the search
1621
1622     else // If DTZ tables are missing, use WDL tables as a fallback
1623     {
1624         // Filter out moves that do not preserve the draw or the win.
1625         RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves, TB::Score);
1626
1627         // Only probe during search if winning
1628         if (RootInTB && TB::Score <= VALUE_DRAW)
1629             Cardinality = 0;
1630     }
1631
1632     if (RootInTB && !UseRule50)
1633         TB::Score =  TB::Score > VALUE_DRAW ?  VALUE_MATE - MAX_PLY - 1
1634                    : TB::Score < VALUE_DRAW ? -VALUE_MATE + MAX_PLY + 1
1635                                             :  VALUE_DRAW;
1636
1637     // Since root_probe() and root_probe_wdl() dirty the root move scores,
1638     // we reset them to -VALUE_INFINITE
1639     for (RootMove& rm : rootMoves)
1640         rm.score = -VALUE_INFINITE;
1641 }