Pick bestmove from the deepest thread.
[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
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <algorithm>
21 #include <cassert>
22 #include <cmath>
23 #include <cstring>   // For std::memset
24 #include <iostream>
25 #include <sstream>
26
27 #include "evaluate.h"
28 #include "misc.h"
29 #include "movegen.h"
30 #include "movepick.h"
31 #include "search.h"
32 #include "timeman.h"
33 #include "thread.h"
34 #include "tt.h"
35 #include "uci.h"
36 #include "syzygy/tbprobe.h"
37
38 namespace Search {
39
40   SignalsType Signals;
41   LimitsType Limits;
42   StateStackPtr SetupStates;
43 }
44
45 namespace Tablebases {
46
47   int Cardinality;
48   uint64_t Hits;
49   bool RootInTB;
50   bool UseRule50;
51   Depth ProbeDepth;
52   Value Score;
53 }
54
55 namespace TB = Tablebases;
56
57 using std::string;
58 using Eval::evaluate;
59 using namespace Search;
60
61 namespace {
62
63   // Different node types, used as template parameter
64   enum NodeType { Root, PV, NonPV };
65
66   // Razoring and futility margin based on depth
67   const int razor_margin[4] = { 483, 570, 603, 554 };
68   Value futility_margin(Depth d) { return Value(200 * d); }
69
70   // Futility and reductions lookup tables, initialized at startup
71   int FutilityMoveCounts[2][16];  // [improving][depth]
72   Depth Reductions[2][2][64][64]; // [pv][improving][depth][moveNumber]
73
74   template <bool PvNode> Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
75     return Reductions[PvNode][i][std::min(d, 63 * ONE_PLY)][std::min(mn, 63)];
76   }
77
78   // Skill struct is used to implement strength limiting
79   struct Skill {
80     Skill(int l) : level(l) {}
81     bool enabled() const { return level < 20; }
82     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth / ONE_PLY == 1 + level; }
83     Move best_move(size_t multiPV) { return best ? best : pick_best(multiPV); }
84     Move pick_best(size_t multiPV);
85
86     int level;
87     Move best = MOVE_NONE;
88   };
89
90   // EasyMoveManager struct is used to detect a so called 'easy move'; when PV is
91   // stable across multiple search iterations we can fast return the best move.
92   struct EasyMoveManager {
93
94     void clear() {
95       stableCnt = 0;
96       expectedPosKey = 0;
97       pv[0] = pv[1] = pv[2] = MOVE_NONE;
98     }
99
100     Move get(Key key) const {
101       return expectedPosKey == key ? pv[2] : MOVE_NONE;
102     }
103
104     void update(Position& pos, const std::vector<Move>& newPv) {
105
106       assert(newPv.size() >= 3);
107
108       // Keep track of how many times in a row 3rd ply remains stable
109       stableCnt = (newPv[2] == pv[2]) ? stableCnt + 1 : 0;
110
111       if (!std::equal(newPv.begin(), newPv.begin() + 3, pv))
112       {
113           std::copy(newPv.begin(), newPv.begin() + 3, pv);
114
115           StateInfo st[2];
116           pos.do_move(newPv[0], st[0], pos.gives_check(newPv[0], CheckInfo(pos)));
117           pos.do_move(newPv[1], st[1], pos.gives_check(newPv[1], CheckInfo(pos)));
118           expectedPosKey = pos.key();
119           pos.undo_move(newPv[1]);
120           pos.undo_move(newPv[0]);
121       }
122     }
123
124     int stableCnt;
125     Key expectedPosKey;
126     Move pv[3];
127   };
128
129   EasyMoveManager EasyMove;
130   double BestMoveChanges;
131   Value DrawValue[COLOR_NB];
132   CounterMovesHistoryStats CounterMovesHistory;
133
134   template <NodeType NT>
135   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
136
137   template <NodeType NT, bool InCheck>
138   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth);
139
140   Value value_to_tt(Value v, int ply);
141   Value value_from_tt(Value v, int ply);
142   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
143   void update_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, Depth depth, Move* quiets, int quietsCnt);
144
145 } // namespace
146
147
148 /// Search::init() is called during startup to initialize various lookup tables
149
150 void Search::init() {
151
152   const double K[][2] = {{ 0.799, 2.281 }, { 0.484, 3.023 }};
153
154   for (int pv = 0; pv <= 1; ++pv)
155       for (int imp = 0; imp <= 1; ++imp)
156           for (int d = 1; d < 64; ++d)
157               for (int mc = 1; mc < 64; ++mc)
158               {
159                   double r = K[pv][0] + log(d) * log(mc) / K[pv][1];
160
161                   if (r >= 1.5)
162                       Reductions[pv][imp][d][mc] = int(r) * ONE_PLY;
163
164                   // Increase reduction when eval is not improving
165                   if (!pv && !imp && Reductions[pv][imp][d][mc] >= 2 * ONE_PLY)
166                       Reductions[pv][imp][d][mc] += ONE_PLY;
167               }
168
169   for (int d = 0; d < 16; ++d)
170   {
171       FutilityMoveCounts[0][d] = int(2.4 + 0.773 * pow(d + 0.00, 1.8));
172       FutilityMoveCounts[1][d] = int(2.9 + 1.045 * pow(d + 0.49, 1.8));
173   }
174 }
175
176
177 /// Search::clear() resets to zero search state, to obtain reproducible results
178
179 void Search::clear() {
180
181   TT.clear();
182   CounterMovesHistory.clear();
183
184   for (Thread* th : Threads)
185   {
186       th->history.clear();
187       th->counterMoves.clear();
188   }
189 }
190
191
192 /// Search::perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes
193 /// up to the given depth are generated and counted and the sum returned.
194 template<bool Root>
195 uint64_t Search::perft(Position& pos, Depth depth) {
196
197   StateInfo st;
198   uint64_t cnt, nodes = 0;
199   CheckInfo ci(pos);
200   const bool leaf = (depth == 2 * ONE_PLY);
201
202   for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
203   {
204       if (Root && depth <= ONE_PLY)
205           cnt = 1, nodes++;
206       else
207       {
208           pos.do_move(m, st, pos.gives_check(m, ci));
209           cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - ONE_PLY);
210           nodes += cnt;
211           pos.undo_move(m);
212       }
213       if (Root)
214           sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
215   }
216   return nodes;
217 }
218
219 template uint64_t Search::perft<true>(Position&, Depth);
220
221
222 /// MainThread::think() is called by the main thread when the program receives
223 /// the UCI 'go' command. It searches from root position and at the end prints
224 /// the "bestmove" to output.
225
226 void MainThread::think() {
227
228   Color us = rootPos.side_to_move();
229   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
230
231   int contempt = Options["Contempt"] * PawnValueEg / 100; // From centipawns
232   DrawValue[ us] = VALUE_DRAW - Value(contempt);
233   DrawValue[~us] = VALUE_DRAW + Value(contempt);
234
235   TB::Hits = 0;
236   TB::RootInTB = false;
237   TB::UseRule50 = Options["Syzygy50MoveRule"];
238   TB::ProbeDepth = Options["SyzygyProbeDepth"] * ONE_PLY;
239   TB::Cardinality = Options["SyzygyProbeLimit"];
240
241   // Skip TB probing when no TB found: !TBLargest -> !TB::Cardinality
242   if (TB::Cardinality > TB::MaxCardinality)
243   {
244       TB::Cardinality = TB::MaxCardinality;
245       TB::ProbeDepth = DEPTH_ZERO;
246   }
247
248   if (rootMoves.empty())
249   {
250       rootMoves.push_back(RootMove(MOVE_NONE));
251       sync_cout << "info depth 0 score "
252                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
253                 << sync_endl;
254   }
255   else
256   {
257       if (TB::Cardinality >=  rootPos.count<ALL_PIECES>(WHITE)
258                             + rootPos.count<ALL_PIECES>(BLACK))
259       {
260           // If the current root position is in the tablebases then RootMoves
261           // contains only moves that preserve the draw or win.
262           TB::RootInTB = Tablebases::root_probe(rootPos, rootMoves, TB::Score);
263
264           if (TB::RootInTB)
265               TB::Cardinality = 0; // Do not probe tablebases during the search
266
267           else // If DTZ tables are missing, use WDL tables as a fallback
268           {
269               // Filter out moves that do not preserve a draw or win
270               TB::RootInTB = Tablebases::root_probe_wdl(rootPos, rootMoves, TB::Score);
271
272               // Only probe during search if winning
273               if (TB::Score <= VALUE_DRAW)
274                   TB::Cardinality = 0;
275           }
276
277           if (TB::RootInTB)
278           {
279               TB::Hits = rootMoves.size();
280
281               if (!TB::UseRule50)
282                   TB::Score =  TB::Score > VALUE_DRAW ?  VALUE_MATE - MAX_PLY - 1
283                              : TB::Score < VALUE_DRAW ? -VALUE_MATE + MAX_PLY + 1
284                                                       :  VALUE_DRAW;
285           }
286       }
287
288       for (Thread* th : Threads)
289       {
290           th->maxPly = 0;
291           th->rootDepth = DEPTH_ZERO;
292           th->searching = true;
293           if (th != this)
294           {
295               th->rootPos = Position(rootPos, th);
296               th->rootMoves = rootMoves;
297               th->notify_one(); // Wake up the thread and start searching
298           }
299       }
300
301       Threads.timer->run = true;
302       Threads.timer->notify_one(); // Start the recurring timer
303
304       search(true); // Let's start searching!
305
306       // Stop the threads and the timer
307       Signals.stop = true;
308       Threads.timer->run = false;
309
310       // Wait until all threads have finished
311       for (Thread* th : Threads)
312           if (th != this)
313               th->wait_while(th->searching);
314   }
315
316   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
317   // the available ones before to exit.
318   if (Limits.npmsec)
319       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
320
321   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
322   // Signals.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
323   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
324   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
325   // until the GUI sends one of those commands (which also raises Signals.stop).
326   if (!Signals.stop && (Limits.ponder || Limits.infinite))
327   {
328       Signals.stopOnPonderhit = true;
329       wait(Signals.stop);
330   }
331
332   // Check if there are threads with a better score than main thread.
333   Thread* bestThread = this;
334   for (Thread* th : Threads)
335       if (   th->completedDepth > bestThread->completedDepth
336           && th->rootMoves[0].score > bestThread->rootMoves[0].score)
337         bestThread = th;
338
339   // Send new PV when needed.
340   // FIXME: Breaks multiPV, and skill levels
341   if (bestThread != this)
342       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE) << sync_endl;
343
344   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
345
346   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
347       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
348
349   std::cout << sync_endl;
350 }
351
352
353 // Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
354 // repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
355 // consumed, user stops the search, or the maximum search depth is reached.
356
357 void Thread::search(bool isMainThread) {
358
359   Stack stack[MAX_PLY+4], *ss = stack+2; // To allow referencing (ss-2) and (ss+2)
360   Value bestValue, alpha, beta, delta;
361   Move easyMove = MOVE_NONE;
362
363   std::memset(ss-2, 0, 5 * sizeof(Stack));
364
365   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
366   beta = VALUE_INFINITE;
367   completedDepth = DEPTH_ZERO;
368
369   if (isMainThread)
370   {
371       easyMove = EasyMove.get(rootPos.key());
372       EasyMove.clear();
373       BestMoveChanges = 0;
374       TT.new_search();
375   }
376
377   size_t multiPV = Options["MultiPV"];
378   Skill skill(Options["Skill Level"]);
379
380   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
381   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
382   if (skill.enabled())
383       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
384
385   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
386
387   // Iterative deepening loop until requested to stop or target depth reached
388   while (++rootDepth < DEPTH_MAX && !Signals.stop && (!Limits.depth || rootDepth <= Limits.depth))
389   {
390       // Set up the new depth for the helper threads
391       if (!isMainThread)
392           rootDepth = Threads.main()->rootDepth + Depth(int(2.2 * log(1 + this->idx)));
393
394       // Age out PV variability metric
395       if (isMainThread)
396           BestMoveChanges *= 0.5;
397
398       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
399       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
400       for (RootMove& rm : rootMoves)
401           rm.previousScore = rm.score;
402
403       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
404       for (PVIdx = 0; PVIdx < multiPV && !Signals.stop; ++PVIdx)
405       {
406           // Reset aspiration window starting size
407           if (rootDepth >= 5 * ONE_PLY)
408           {
409               delta = Value(18);
410               alpha = std::max(rootMoves[PVIdx].previousScore - delta,-VALUE_INFINITE);
411               beta  = std::min(rootMoves[PVIdx].previousScore + delta, VALUE_INFINITE);
412           }
413
414           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
415           // high/low, re-search with a bigger window until we're not failing
416           // high/low anymore.
417           while (true)
418           {
419               bestValue = ::search<Root>(rootPos, ss, alpha, beta, rootDepth, false);
420
421               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
422               // is done with a stable algorithm because all the values but the
423               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
424               // and we want to keep the same order for all the moves except the
425               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
426               // search the already searched PV lines are preserved.
427               std::stable_sort(rootMoves.begin() + PVIdx, rootMoves.end());
428
429               // Write PV back to transposition table in case the relevant
430               // entries have been overwritten during the search.
431               for (size_t i = 0; i <= PVIdx; ++i)
432                   rootMoves[i].insert_pv_in_tt(rootPos);
433
434               // If search has been stopped break immediately. Sorting and
435               // writing PV back to TT is safe because RootMoves is still
436               // valid, although it refers to previous iteration.
437               if (Signals.stop)
438                   break;
439
440               // When failing high/low give some update (without cluttering
441               // the UI) before a re-search.
442               if (   isMainThread
443                   && multiPV == 1
444                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
445                   && Time.elapsed() > 3000)
446                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
447
448               // In case of failing low/high increase aspiration window and
449               // re-search, otherwise exit the loop.
450               if (bestValue <= alpha)
451               {
452                   beta = (alpha + beta) / 2;
453                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
454
455                   if (isMainThread)
456                   {
457                       Signals.failedLowAtRoot = true;
458                       Signals.stopOnPonderhit = false;
459                   }
460               }
461               else if (bestValue >= beta)
462               {
463                   alpha = (alpha + beta) / 2;
464                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
465               }
466               else
467                   break;
468
469               delta += delta / 4 + 5;
470
471               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
472           }
473
474           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
475           std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.begin() + PVIdx + 1);
476
477           if (!isMainThread)
478               break;
479
480           if (Signals.stop)
481               sync_cout << "info nodes " << Threads.nodes_searched()
482                         << " time " << Time.elapsed() << sync_endl;
483
484           else if (PVIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000)
485               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
486       }
487
488       if (!Signals.stop)
489           completedDepth = rootDepth;
490
491       if (!isMainThread)
492           continue;
493
494       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
495       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
496           skill.pick_best(multiPV);
497
498       // Have we found a "mate in x"?
499       if (   Limits.mate
500           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
501           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
502           Signals.stop = true;
503
504       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
505       if (Limits.use_time_management())
506       {
507           if (!Signals.stop && !Signals.stopOnPonderhit)
508           {
509               // Take some extra time if the best move has changed
510               if (rootDepth > 4 * ONE_PLY && multiPV == 1)
511                   Time.pv_instability(BestMoveChanges);
512
513               // Stop the search if only one legal move is available or all
514               // of the available time has been used or we matched an easyMove
515               // from the previous search and just did a fast verification.
516               if (   rootMoves.size() == 1
517                   || Time.elapsed() > Time.available()
518                   || (   rootMoves[0].pv[0] == easyMove
519                       && BestMoveChanges < 0.03
520                       && Time.elapsed() > Time.available() / 10))
521               {
522                   // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
523                   // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
524                   if (Limits.ponder)
525                       Signals.stopOnPonderhit = true;
526                   else
527                       Signals.stop = true;
528               }
529           }
530
531           if (rootMoves[0].pv.size() >= 3)
532               EasyMove.update(rootPos, rootMoves[0].pv);
533           else
534               EasyMove.clear();
535       }
536   }
537
538   searching = false;
539   notify_one(); // Wake up main thread if is sleeping waiting for us
540
541   if (!isMainThread)
542       return;
543
544   // Clear any candidate easy move that wasn't stable for the last search
545   // iterations; the second condition prevents consecutive fast moves.
546   if (EasyMove.stableCnt < 6 || Time.elapsed() < Time.available())
547       EasyMove.clear();
548
549   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
550   if (skill.enabled())
551       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(),
552                 rootMoves.end(), skill.best_move(multiPV)));
553 }
554
555
556 namespace {
557
558   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
559
560   template <NodeType NT>
561   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
562
563     const bool RootNode = NT == Root;
564     const bool PvNode   = NT == PV || NT == Root;
565
566     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
567     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
568     assert(depth > DEPTH_ZERO);
569
570     Move pv[MAX_PLY+1], quietsSearched[64];
571     StateInfo st;
572     TTEntry* tte;
573     Key posKey;
574     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
575     Depth extension, newDepth, predictedDepth;
576     Value bestValue, value, ttValue, eval, nullValue, futilityValue;
577     bool ttHit, inCheck, givesCheck, singularExtensionNode, improving;
578     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch;
579     int moveCount, quietCount;
580
581     // Step 1. Initialize node
582     Thread* thisThread = pos.this_thread();
583     inCheck = pos.checkers();
584     moveCount = quietCount =  ss->moveCount = 0;
585     bestValue = -VALUE_INFINITE;
586     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
587
588     // Used to send selDepth info to GUI
589     if (PvNode && thisThread->maxPly < ss->ply)
590         thisThread->maxPly = ss->ply;
591
592     if (!RootNode)
593     {
594         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
595         if (Signals.stop.load(std::memory_order_relaxed) || pos.is_draw() || ss->ply >= MAX_PLY)
596             return ss->ply >= MAX_PLY && !inCheck ? evaluate(pos)
597                                                   : DrawValue[pos.side_to_move()];
598
599         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
600         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
601         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
602         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
603         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
604         // mate. In this case return a fail-high score.
605         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
606         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
607         if (alpha >= beta)
608             return alpha;
609     }
610
611     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
612
613     ss->currentMove = ss->ttMove = (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
614     (ss+1)->skipEarlyPruning = false; (ss+1)->reduction = DEPTH_ZERO;
615     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
616
617     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
618     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
619     // position key in case of an excluded move.
620     excludedMove = ss->excludedMove;
621     posKey = excludedMove ? pos.exclusion_key() : pos.key();
622     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
623     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
624     ss->ttMove = ttMove =  RootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->PVIdx].pv[0]
625                          : ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
626
627     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
628     if (  !PvNode
629         && ttHit
630         && tte->depth() >= depth
631         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
632         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
633                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
634     {
635         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
636
637         // If ttMove is quiet, update killers, history, counter move on TT hit
638         if (ttValue >= beta && ttMove && !pos.capture_or_promotion(ttMove))
639             update_stats(pos, ss, ttMove, depth, nullptr, 0);
640
641         return ttValue;
642     }
643
644     // Step 4a. Tablebase probe
645     if (!RootNode && TB::Cardinality)
646     {
647         int piecesCnt = pos.count<ALL_PIECES>(WHITE) + pos.count<ALL_PIECES>(BLACK);
648
649         if (    piecesCnt <= TB::Cardinality
650             && (piecesCnt <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
651             &&  pos.rule50_count() == 0)
652         {
653             int found, v = Tablebases::probe_wdl(pos, &found);
654
655             if (found)
656             {
657                 TB::Hits++;
658
659                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
660
661                 value =  v < -drawScore ? -VALUE_MATE + MAX_PLY + ss->ply
662                        : v >  drawScore ?  VALUE_MATE - MAX_PLY - ss->ply
663                                         :  VALUE_DRAW + 2 * v * drawScore;
664
665                 tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), BOUND_EXACT,
666                           std::min(DEPTH_MAX - ONE_PLY, depth + 6 * ONE_PLY),
667                           MOVE_NONE, VALUE_NONE, TT.generation());
668
669                 return value;
670             }
671         }
672     }
673
674     // Step 5. Evaluate the position statically
675     if (inCheck)
676     {
677         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
678         goto moves_loop;
679     }
680
681     else if (ttHit)
682     {
683         // Never assume anything on values stored in TT
684         if ((ss->staticEval = eval = tte->eval()) == VALUE_NONE)
685             eval = ss->staticEval = evaluate(pos);
686
687         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
688         if (ttValue != VALUE_NONE)
689             if (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER))
690                 eval = ttValue;
691     }
692     else
693     {
694         eval = ss->staticEval =
695         (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
696                                          : -(ss-1)->staticEval + 2 * Eval::Tempo;
697
698         tte->save(posKey, VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE,
699                   ss->staticEval, TT.generation());
700     }
701
702     if (ss->skipEarlyPruning)
703         goto moves_loop;
704
705     // Step 6. Razoring (skipped when in check)
706     if (   !PvNode
707         &&  depth < 4 * ONE_PLY
708         &&  eval + razor_margin[depth] <= alpha
709         &&  ttMove == MOVE_NONE)
710     {
711         if (   depth <= ONE_PLY
712             && eval + razor_margin[3 * ONE_PLY] <= alpha)
713             return qsearch<NonPV, false>(pos, ss, alpha, beta, DEPTH_ZERO);
714
715         Value ralpha = alpha - razor_margin[depth];
716         Value v = qsearch<NonPV, false>(pos, ss, ralpha, ralpha+1, DEPTH_ZERO);
717         if (v <= ralpha)
718             return v;
719     }
720
721     // Step 7. Futility pruning: child node (skipped when in check)
722     if (   !RootNode
723         &&  depth < 7 * ONE_PLY
724         &&  eval - futility_margin(depth) >= beta
725         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN  // Do not return unproven wins
726         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
727         return eval - futility_margin(depth);
728
729     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
730     if (   !PvNode
731         &&  depth >= 2 * ONE_PLY
732         &&  eval >= beta
733         &&  pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
734     {
735         ss->currentMove = MOVE_NULL;
736
737         assert(eval - beta >= 0);
738
739         // Null move dynamic reduction based on depth and value
740         Depth R = ((823 + 67 * depth) / 256 + std::min((eval - beta) / PawnValueMg, 3)) * ONE_PLY;
741
742         pos.do_null_move(st);
743         (ss+1)->skipEarlyPruning = true;
744         nullValue = depth-R < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, DEPTH_ZERO)
745                                       : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
746         (ss+1)->skipEarlyPruning = false;
747         pos.undo_null_move();
748
749         if (nullValue >= beta)
750         {
751             // Do not return unproven mate scores
752             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
753                 nullValue = beta;
754
755             if (depth < 12 * ONE_PLY && abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN)
756                 return nullValue;
757
758             // Do verification search at high depths
759             ss->skipEarlyPruning = true;
760             Value v = depth-R < ONE_PLY ? qsearch<NonPV, false>(pos, ss, beta-1, beta, DEPTH_ZERO)
761                                         :  search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
762             ss->skipEarlyPruning = false;
763
764             if (v >= beta)
765                 return nullValue;
766         }
767     }
768
769     // Step 9. ProbCut (skipped when in check)
770     // If we have a very good capture (i.e. SEE > seeValues[captured_piece_type])
771     // and a reduced search returns a value much above beta, we can (almost)
772     // safely prune the previous move.
773     if (   !PvNode
774         &&  depth >= 5 * ONE_PLY
775         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
776     {
777         Value rbeta = std::min(beta + 200, VALUE_INFINITE);
778         Depth rdepth = depth - 4 * ONE_PLY;
779
780         assert(rdepth >= ONE_PLY);
781         assert((ss-1)->currentMove != MOVE_NONE);
782         assert((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL);
783
784         MovePicker mp(pos, ttMove, thisThread->history, PieceValue[MG][pos.captured_piece_type()]);
785         CheckInfo ci(pos);
786
787         while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
788             if (pos.legal(move, ci.pinned))
789             {
790                 ss->currentMove = move;
791                 pos.do_move(move, st, pos.gives_check(move, ci));
792                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, rdepth, !cutNode);
793                 pos.undo_move(move);
794                 if (value >= rbeta)
795                     return value;
796             }
797     }
798
799     // Step 10. Internal iterative deepening (skipped when in check)
800     if (    depth >= (PvNode ? 5 * ONE_PLY : 8 * ONE_PLY)
801         && !ttMove
802         && (PvNode || ss->staticEval + 256 >= beta))
803     {
804         Depth d = depth - 2 * ONE_PLY - (PvNode ? DEPTH_ZERO : depth / 4);
805         ss->skipEarlyPruning = true;
806         search<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta, d, true);
807         ss->skipEarlyPruning = false;
808
809         tte = TT.probe(posKey, ttHit);
810         ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
811     }
812
813 moves_loop: // When in check search starts from here
814
815     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
816     Move cm = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
817     const CounterMovesStats& cmh = CounterMovesHistory[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
818
819     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, thisThread->history, cmh, cm, ss);
820     CheckInfo ci(pos);
821     value = bestValue; // Workaround a bogus 'uninitialized' warning under gcc
822     improving =   ss->staticEval >= (ss-2)->staticEval
823                || ss->staticEval == VALUE_NONE
824                ||(ss-2)->staticEval == VALUE_NONE;
825
826     singularExtensionNode =   !RootNode
827                            &&  depth >= 8 * ONE_PLY
828                            &&  ttMove != MOVE_NONE
829                        /*  &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
830                            &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
831                            && !excludedMove // Recursive singular search is not allowed
832                            && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
833                            &&  tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
834
835     // Step 11. Loop through moves
836     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
837     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
838     {
839       assert(is_ok(move));
840
841       if (move == excludedMove)
842           continue;
843
844       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
845       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
846       // mode we also skip PV moves which have been already searched.
847       if (RootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->PVIdx,
848                                   thisThread->rootMoves.end(), move))
849           continue;
850
851       ss->moveCount = ++moveCount;
852
853       if (RootNode && thisThread == Threads.main())
854       {
855           Signals.firstRootMove = (moveCount == 1);
856
857           if (Time.elapsed() > 3000)
858               sync_cout << "info depth " << depth / ONE_PLY
859                         << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
860                         << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->PVIdx << sync_endl;
861       }
862
863       if (PvNode)
864           (ss+1)->pv = nullptr;
865
866       extension = DEPTH_ZERO;
867       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
868
869       givesCheck =  type_of(move) == NORMAL && !ci.dcCandidates
870                   ? ci.checkSquares[type_of(pos.piece_on(from_sq(move)))] & to_sq(move)
871                   : pos.gives_check(move, ci);
872
873       // Step 12. Extend checks
874       if (givesCheck && pos.see_sign(move) >= VALUE_ZERO)
875           extension = ONE_PLY;
876
877       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
878       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
879       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
880       // on all the other moves but the ttMove and if the result is lower than
881       // ttValue minus a margin then we extend the ttMove.
882       if (    singularExtensionNode
883           &&  move == ttMove
884           && !extension
885           &&  pos.legal(move, ci.pinned))
886       {
887           Value rBeta = ttValue - 2 * depth / ONE_PLY;
888           ss->excludedMove = move;
889           ss->skipEarlyPruning = true;
890           value = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2, cutNode);
891           ss->skipEarlyPruning = false;
892           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
893
894           if (value < rBeta)
895               extension = ONE_PLY;
896       }
897
898       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
899       newDepth = depth - ONE_PLY + extension;
900
901       // Step 13. Pruning at shallow depth
902       if (   !RootNode
903           && !captureOrPromotion
904           && !inCheck
905           && !givesCheck
906           && !pos.advanced_pawn_push(move)
907           &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY)
908       {
909           // Move count based pruning
910           if (   depth < 16 * ONE_PLY
911               && moveCount >= FutilityMoveCounts[improving][depth])
912               continue;
913
914           // History based pruning
915           if (   depth <= 3 * ONE_PLY
916               && thisThread->history[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < VALUE_ZERO
917               && cmh[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < VALUE_ZERO)
918               continue;
919
920           predictedDepth = newDepth - reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount);
921
922           // Futility pruning: parent node
923           if (predictedDepth < 7 * ONE_PLY)
924           {
925               futilityValue = ss->staticEval + futility_margin(predictedDepth) + 256;
926
927               if (futilityValue <= alpha)
928               {
929                   bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
930                   continue;
931               }
932           }
933
934           // Prune moves with negative SEE at low depths
935           if (predictedDepth < 4 * ONE_PLY && pos.see_sign(move) < VALUE_ZERO)
936               continue;
937       }
938
939       // Speculative prefetch as early as possible
940       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
941
942       // Check for legality just before making the move
943       if (!RootNode && !pos.legal(move, ci.pinned))
944       {
945           ss->moveCount = --moveCount;
946           continue;
947       }
948
949       ss->currentMove = move;
950
951       // Step 14. Make the move
952       pos.do_move(move, st, givesCheck);
953
954       // Step 15. Reduced depth search (LMR). If the move fails high it will be
955       // re-searched at full depth.
956       if (    depth >= 3 * ONE_PLY
957           &&  moveCount > 1
958           && !captureOrPromotion
959           &&  move != ss->killers[0]
960           &&  move != ss->killers[1])
961       {
962           ss->reduction = reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount);
963
964           // Increase reduction for cut nodes and moves with a bad history
965           if (   (!PvNode && cutNode)
966               || (   thisThread->history[pos.piece_on(to_sq(move))][to_sq(move)] < VALUE_ZERO
967                   && cmh[pos.piece_on(to_sq(move))][to_sq(move)] <= VALUE_ZERO))
968               ss->reduction += ONE_PLY;
969
970           // Decrease reduction for moves with a good history
971           if (   thisThread->history[pos.piece_on(to_sq(move))][to_sq(move)] > VALUE_ZERO
972               && cmh[pos.piece_on(to_sq(move))][to_sq(move)] > VALUE_ZERO)
973               ss->reduction = std::max(DEPTH_ZERO, ss->reduction - ONE_PLY);
974
975           // Decrease reduction for moves that escape a capture
976           if (   ss->reduction
977               && type_of(move) == NORMAL
978               && type_of(pos.piece_on(to_sq(move))) != PAWN
979               && pos.see(make_move(to_sq(move), from_sq(move))) < VALUE_ZERO)
980               ss->reduction = std::max(DEPTH_ZERO, ss->reduction - ONE_PLY);
981
982           Depth d = std::max(newDepth - ss->reduction, ONE_PLY);
983
984           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
985
986           doFullDepthSearch = (value > alpha && ss->reduction != DEPTH_ZERO);
987           ss->reduction = DEPTH_ZERO;
988       }
989       else
990           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
991
992       // Step 16. Full depth search, when LMR is skipped or fails high
993       if (doFullDepthSearch)
994           value = newDepth <   ONE_PLY ?
995                             givesCheck ? -qsearch<NonPV,  true>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
996                                        : -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, DEPTH_ZERO)
997                                        : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
998
999       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1000       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1001       // parent node fail low with value <= alpha and to try another move.
1002       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (RootNode || value < beta))))
1003       {
1004           (ss+1)->pv = pv;
1005           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1006
1007           value = newDepth <   ONE_PLY ?
1008                             givesCheck ? -qsearch<PV,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1009                                        : -qsearch<PV, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, DEPTH_ZERO)
1010                                        : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false);
1011       }
1012
1013       // Step 17. Undo move
1014       pos.undo_move(move);
1015
1016       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1017
1018       // Step 18. Check for new best move
1019       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1020       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1021       // updating best move, PV and TT.
1022       if (Signals.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1023           return VALUE_ZERO;
1024
1025       if (RootNode)
1026       {
1027           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1028                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1029
1030           // PV move or new best move ?
1031           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1032           {
1033               rm.score = value;
1034               rm.pv.resize(1);
1035
1036               assert((ss+1)->pv);
1037
1038               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1039                   rm.pv.push_back(*m);
1040
1041               // We record how often the best move has been changed in each
1042               // iteration. This information is used for time management: When
1043               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1044               if (moveCount > 1 && thisThread == Threads.main())
1045                   ++BestMoveChanges;
1046           }
1047           else
1048               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this is
1049               // not a problem when sorting because the sort is stable and the
1050               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1051               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1052       }
1053
1054       if (value > bestValue)
1055       {
1056           bestValue = value;
1057
1058           if (value > alpha)
1059           {
1060               // If there is an easy move for this position, clear it if unstable
1061               if (    PvNode
1062                   &&  thisThread == Threads.main()
1063                   &&  EasyMove.get(pos.key())
1064                   && (move != EasyMove.get(pos.key()) || moveCount > 1))
1065                   EasyMove.clear();
1066
1067               bestMove = move;
1068
1069               if (PvNode && !RootNode) // Update pv even in fail-high case
1070                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1071
1072               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1073                   alpha = value;
1074               else
1075               {
1076                   assert(value >= beta); // Fail high
1077                   break;
1078               }
1079           }
1080       }
1081
1082       if (!captureOrPromotion && move != bestMove && quietCount < 64)
1083           quietsSearched[quietCount++] = move;
1084     }
1085
1086     // Following condition would detect a stop only after move loop has been
1087     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1088     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1089     /*
1090        if (Signals.stop)
1091         return VALUE_DRAW;
1092     */
1093
1094     // Step 20. Check for mate and stalemate
1095     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1096     // must be mate or stalemate. If we are in a singular extension search then
1097     // return a fail low score.
1098     if (!moveCount)
1099         bestValue = excludedMove ? alpha
1100                    :     inCheck ? mated_in(ss->ply) : DrawValue[pos.side_to_move()];
1101
1102     // Quiet best move: update killers, history and countermoves
1103     else if (bestMove && !pos.capture_or_promotion(bestMove))
1104         update_stats(pos, ss, bestMove, depth, quietsSearched, quietCount);
1105
1106     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1107     else if (    depth >= 3 * ONE_PLY
1108              && !bestMove
1109              && !inCheck
1110              && !pos.captured_piece_type()
1111              && is_ok((ss - 1)->currentMove)
1112              && is_ok((ss - 2)->currentMove))
1113     {
1114         Value bonus = Value((depth / ONE_PLY) * (depth / ONE_PLY) + depth / ONE_PLY - 1);
1115         Square prevPrevSq = to_sq((ss - 2)->currentMove);
1116         CounterMovesStats& prevCmh = CounterMovesHistory[pos.piece_on(prevPrevSq)][prevPrevSq];
1117         prevCmh.update(pos.piece_on(prevSq), prevSq, bonus);
1118     }
1119
1120     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1121               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1122               PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1123               depth, bestMove, ss->staticEval, TT.generation());
1124
1125     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1126
1127     return bestValue;
1128   }
1129
1130
1131   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1132   // search function when the remaining depth is zero (or, to be more precise,
1133   // less than ONE_PLY).
1134
1135   template <NodeType NT, bool InCheck>
1136   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1137
1138     const bool PvNode = NT == PV;
1139
1140     assert(NT == PV || NT == NonPV);
1141     assert(InCheck == !!pos.checkers());
1142     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1143     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1144     assert(depth <= DEPTH_ZERO);
1145
1146     Move pv[MAX_PLY+1];
1147     StateInfo st;
1148     TTEntry* tte;
1149     Key posKey;
1150     Move ttMove, move, bestMove;
1151     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1152     bool ttHit, givesCheck, evasionPrunable;
1153     Depth ttDepth;
1154
1155     if (PvNode)
1156     {
1157         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1158         (ss+1)->pv = pv;
1159         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1160     }
1161
1162     ss->currentMove = bestMove = MOVE_NONE;
1163     ss->ply = (ss-1)->ply + 1;
1164
1165     // Check for an instant draw or if the maximum ply has been reached
1166     if (pos.is_draw() || ss->ply >= MAX_PLY)
1167         return ss->ply >= MAX_PLY && !InCheck ? evaluate(pos)
1168                                               : DrawValue[pos.side_to_move()];
1169
1170     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1171
1172     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1173     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1174     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1175     ttDepth = InCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1176                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1177
1178     // Transposition table lookup
1179     posKey = pos.key();
1180     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
1181     ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1182     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
1183
1184     if (  !PvNode
1185         && ttHit
1186         && tte->depth() >= ttDepth
1187         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1188         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() &  BOUND_LOWER)
1189                             : (tte->bound() &  BOUND_UPPER)))
1190     {
1191         ss->currentMove = ttMove; // Can be MOVE_NONE
1192         return ttValue;
1193     }
1194
1195     // Evaluate the position statically
1196     if (InCheck)
1197     {
1198         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1199         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1200     }
1201     else
1202     {
1203         if (ttHit)
1204         {
1205             // Never assume anything on values stored in TT
1206             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1207                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1208
1209             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1210             if (ttValue != VALUE_NONE)
1211                 if (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER))
1212                     bestValue = ttValue;
1213         }
1214         else
1215             ss->staticEval = bestValue =
1216             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1217                                              : -(ss-1)->staticEval + 2 * Eval::Tempo;
1218
1219         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1220         if (bestValue >= beta)
1221         {
1222             if (!ttHit)
1223                 tte->save(pos.key(), value_to_tt(bestValue, ss->ply), BOUND_LOWER,
1224                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval, TT.generation());
1225
1226             return bestValue;
1227         }
1228
1229         if (PvNode && bestValue > alpha)
1230             alpha = bestValue;
1231
1232         futilityBase = bestValue + 128;
1233     }
1234
1235     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1236     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1237     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1238     // be generated.
1239     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, pos.this_thread()->history, to_sq((ss-1)->currentMove));
1240     CheckInfo ci(pos);
1241
1242     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1243     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1244     {
1245       assert(is_ok(move));
1246
1247       givesCheck =  type_of(move) == NORMAL && !ci.dcCandidates
1248                   ? ci.checkSquares[type_of(pos.piece_on(from_sq(move)))] & to_sq(move)
1249                   : pos.gives_check(move, ci);
1250
1251       // Futility pruning
1252       if (   !InCheck
1253           && !givesCheck
1254           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1255           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1256       {
1257           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1258
1259           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1260
1261           if (futilityValue <= alpha)
1262           {
1263               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1264               continue;
1265           }
1266
1267           if (futilityBase <= alpha && pos.see(move) <= VALUE_ZERO)
1268           {
1269               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1270               continue;
1271           }
1272       }
1273
1274       // Detect non-capture evasions that are candidates to be pruned
1275       evasionPrunable =    InCheck
1276                        &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY
1277                        && !pos.capture(move);
1278
1279       // Don't search moves with negative SEE values
1280       if (  (!InCheck || evasionPrunable)
1281           &&  type_of(move) != PROMOTION
1282           &&  pos.see_sign(move) < VALUE_ZERO)
1283           continue;
1284
1285       // Speculative prefetch as early as possible
1286       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1287
1288       // Check for legality just before making the move
1289       if (!pos.legal(move, ci.pinned))
1290           continue;
1291
1292       ss->currentMove = move;
1293
1294       // Make and search the move
1295       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1296       value = givesCheck ? -qsearch<NT,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY)
1297                          : -qsearch<NT, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY);
1298       pos.undo_move(move);
1299
1300       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1301
1302       // Check for new best move
1303       if (value > bestValue)
1304       {
1305           bestValue = value;
1306
1307           if (value > alpha)
1308           {
1309               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1310                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1311
1312               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1313               {
1314                   alpha = value;
1315                   bestMove = move;
1316               }
1317               else // Fail high
1318               {
1319                   tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), BOUND_LOWER,
1320                             ttDepth, move, ss->staticEval, TT.generation());
1321
1322                   return value;
1323               }
1324           }
1325        }
1326     }
1327
1328     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1329     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1330     if (InCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1331         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1332
1333     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1334               PvNode && bestValue > oldAlpha ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1335               ttDepth, bestMove, ss->staticEval, TT.generation());
1336
1337     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1338
1339     return bestValue;
1340   }
1341
1342
1343   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1344   // "plies to mate from the current position". Non-mate scores are unchanged.
1345   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1346
1347   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1348
1349     assert(v != VALUE_NONE);
1350
1351     return  v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1352           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1353   }
1354
1355
1356   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score
1357   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated
1358   // from current position) to "plies to mate/be mated from the root".
1359
1360   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1361
1362     return  v == VALUE_NONE             ? VALUE_NONE
1363           : v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v - ply
1364           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v + ply : v;
1365   }
1366
1367
1368   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1369
1370   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1371
1372     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1373         *pv++ = *childPv++;
1374     *pv = MOVE_NONE;
1375   }
1376
1377
1378   // update_stats() updates killers, history, countermove and countermove
1379   // history when a new quiet best move is found.
1380
1381   void update_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move,
1382                     Depth depth, Move* quiets, int quietsCnt) {
1383
1384     if (ss->killers[0] != move)
1385     {
1386         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1387         ss->killers[0] = move;
1388     }
1389
1390     Value bonus = Value((depth / ONE_PLY) * (depth / ONE_PLY) + depth / ONE_PLY - 1);
1391
1392     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1393     CounterMovesStats& cmh = CounterMovesHistory[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
1394     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1395
1396     thisThread->history.update(pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1397
1398     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1399     {
1400         thisThread->counterMoves.update(pos.piece_on(prevSq), prevSq, move);
1401         cmh.update(pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1402     }
1403
1404     // Decrease all the other played quiet moves
1405     for (int i = 0; i < quietsCnt; ++i)
1406     {
1407         thisThread->history.update(pos.moved_piece(quiets[i]), to_sq(quiets[i]), -bonus);
1408
1409         if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1410             cmh.update(pos.moved_piece(quiets[i]), to_sq(quiets[i]), -bonus);
1411     }
1412
1413     // Extra penalty for a quiet TT move in previous ply when it gets refuted
1414     if (   (ss-1)->moveCount == 1
1415         && !pos.captured_piece_type()
1416         && is_ok((ss-2)->currentMove))
1417     {
1418         Square prevPrevSq = to_sq((ss-2)->currentMove);
1419         CounterMovesStats& prevCmh = CounterMovesHistory[pos.piece_on(prevPrevSq)][prevPrevSq];
1420         prevCmh.update(pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus - 2 * (depth + 1) / ONE_PLY);
1421     }
1422   }
1423
1424
1425   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1426   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1427
1428   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1429
1430     const Search::RootMoveVector& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1431     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1432
1433     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1434     Value topScore = rootMoves[0].score;
1435     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1436     int weakness = 120 - 2 * level;
1437     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1438
1439     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1440     // weakness. One deterministic and bigger for weaker levels, and one random,
1441     // then we choose the move with the resulting highest score.
1442     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1443     {
1444         // This is our magic formula
1445         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1446                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1447
1448         if (rootMoves[i].score + push > maxScore)
1449         {
1450             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1451             best = rootMoves[i].pv[0];
1452         }
1453     }
1454
1455     return best;
1456   }
1457
1458 } // namespace
1459
1460
1461 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1462 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1463
1464 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1465
1466   std::stringstream ss;
1467   int elapsed = Time.elapsed() + 1;
1468   const Search::RootMoveVector& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1469   size_t PVIdx = pos.this_thread()->PVIdx;
1470   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1471   uint64_t nodes_searched = Threads.nodes_searched();
1472
1473   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1474   {
1475       bool updated = (i <= PVIdx);
1476
1477       if (depth == ONE_PLY && !updated)
1478           continue;
1479
1480       Depth d = updated ? depth : depth - ONE_PLY;
1481       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1482
1483       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE - MAX_PLY;
1484       v = tb ? TB::Score : v;
1485
1486       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1487           ss << "\n";
1488
1489       ss << "info"
1490          << " depth "    << d / ONE_PLY
1491          << " seldepth " << pos.this_thread()->maxPly
1492          << " multipv "  << i + 1
1493          << " score "    << UCI::value(v);
1494
1495       if (!tb && i == PVIdx)
1496           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1497
1498       ss << " nodes "    << nodes_searched
1499          << " nps "      << nodes_searched * 1000 / elapsed;
1500
1501       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1502           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1503
1504       ss << " tbhits "   << TB::Hits
1505          << " time "     << elapsed
1506          << " pv";
1507
1508       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1509           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1510   }
1511
1512   return ss.str();
1513 }
1514
1515
1516 /// RootMove::insert_pv_in_tt() is called at the end of a search iteration, and
1517 /// inserts the PV back into the TT. This makes sure the old PV moves are searched
1518 /// first, even if the old TT entries have been overwritten.
1519
1520 void RootMove::insert_pv_in_tt(Position& pos) {
1521
1522   StateInfo state[MAX_PLY], *st = state;
1523   bool ttHit;
1524
1525   for (Move m : pv)
1526   {
1527       assert(MoveList<LEGAL>(pos).contains(m));
1528
1529       TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1530
1531       if (!ttHit || tte->move() != m) // Don't overwrite correct entries
1532           tte->save(pos.key(), VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE,
1533                     m, VALUE_NONE, TT.generation());
1534
1535       pos.do_move(m, *st++, pos.gives_check(m, CheckInfo(pos)));
1536   }
1537
1538   for (size_t i = pv.size(); i > 0; )
1539       pos.undo_move(pv[--i]);
1540 }
1541
1542
1543 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1544 /// before exiting the search, for instance in case we stop the search during a
1545 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1546 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1547
1548 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos)
1549 {
1550     StateInfo st;
1551     bool ttHit;
1552
1553     assert(pv.size() == 1);
1554
1555     pos.do_move(pv[0], st, pos.gives_check(pv[0], CheckInfo(pos)));
1556     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1557     pos.undo_move(pv[0]);
1558
1559     if (ttHit)
1560     {
1561         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1562         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1563            return pv.push_back(m), true;
1564     }
1565
1566     return false;
1567 }
1568
1569
1570 /// TimerThread::check_time() is called by when the timer triggers. It is used
1571 /// to print debug info and, more importantly, to detect when we are out of
1572 /// available time and thus stop the search.
1573
1574 void TimerThread::check_time() {
1575
1576   static TimePoint lastInfoTime = now();
1577   int elapsed = Time.elapsed();
1578
1579   if (now() - lastInfoTime >= 1000)
1580   {
1581       lastInfoTime = now();
1582       dbg_print();
1583   }
1584
1585   // An engine may not stop pondering until told so by the GUI
1586   if (Limits.ponder)
1587       return;
1588
1589   if (Limits.use_time_management())
1590   {
1591       bool stillAtFirstMove =    Signals.firstRootMove
1592                              && !Signals.failedLowAtRoot
1593                              &&  elapsed > Time.available() * 3 / 4;
1594
1595       if (   stillAtFirstMove
1596           || elapsed > Time.maximum() - 2 * TimerThread::Resolution)
1597           Signals.stop = true;
1598   }
1599   else if (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1600       Signals.stop = true;
1601
1602   else if (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= Limits.nodes)
1603           Signals.stop = true;
1604 }