39bb1fdb94867728840b0653658da19645bb1de7
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2021 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
4
5   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
6   it under the terms of the GNU General Public License as published by
7   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
8   (at your option) any later version.
9
10   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
11   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13   GNU General Public License for more details.
14
15   You should have received a copy of the GNU General Public License
16   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
17 */
18
19 #include <algorithm>
20 #include <cassert>
21 #include <cmath>
22 #include <cstring>   // For std::memset
23 #include <iostream>
24 #include <sstream>
25
26 #include "evaluate.h"
27 #include "misc.h"
28 #include "movegen.h"
29 #include "movepick.h"
30 #include "position.h"
31 #include "search.h"
32 #include "thread.h"
33 #include "timeman.h"
34 #include "tt.h"
35 #include "uci.h"
36 #include "syzygy/tbprobe.h"
37
38 namespace Stockfish {
39
40 namespace Search {
41
42   LimitsType Limits;
43 }
44
45 namespace Tablebases {
46
47   int Cardinality;
48   bool RootInTB;
49   bool UseRule50;
50   Depth ProbeDepth;
51 }
52
53 namespace TB = Tablebases;
54
55 using std::string;
56 using Eval::evaluate;
57 using namespace Search;
58
59 namespace {
60
61   // Different node types, used as a template parameter
62   enum NodeType { NonPV, PV, Root };
63
64   // Futility margin
65   Value futility_margin(Depth d, bool improving) {
66     return Value(214 * (d - improving));
67   }
68
69   // Reductions lookup table, initialized at startup
70   int Reductions[MAX_MOVES]; // [depth or moveNumber]
71
72   Depth reduction(bool i, Depth d, int mn, bool rangeReduction) {
73     int r = Reductions[d] * Reductions[mn];
74     return (r + 534) / 1024 + (!i && r > 904) + rangeReduction;
75   }
76
77   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
78     return (3 + depth * depth) / (2 - improving);
79   }
80
81   // History and stats update bonus, based on depth
82   int stat_bonus(Depth d) {
83     return std::min((6 * d + 229) * d - 215 , 2000);
84   }
85
86   // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3-fold blindness
87   Value value_draw(Thread* thisThread) {
88     return VALUE_DRAW + Value(2 * (thisThread->nodes & 1) - 1);
89   }
90
91   // Check if the current thread is in a search explosion
92   ExplosionState search_explosion(Thread* thisThread) {
93
94     uint64_t nodesNow = thisThread->nodes;
95     bool explosive =    thisThread->doubleExtensionAverage[WHITE].is_greater(2, 100)
96                      || thisThread->doubleExtensionAverage[BLACK].is_greater(2, 100);
97
98     if (explosive)
99        thisThread->nodesLastExplosive = nodesNow;
100     else
101        thisThread->nodesLastNormal = nodesNow;
102
103     if (   explosive
104         && thisThread->state == EXPLOSION_NONE
105         && nodesNow - thisThread->nodesLastNormal > 6000000)
106         thisThread->state = MUST_CALM_DOWN;
107
108     if (   thisThread->state == MUST_CALM_DOWN
109         && nodesNow - thisThread->nodesLastExplosive > 6000000)
110         thisThread->state = EXPLOSION_NONE;
111
112     return thisThread->state;
113   }
114
115   // Skill structure is used to implement strength limit
116   struct Skill {
117     explicit Skill(int l) : level(l) {}
118     bool enabled() const { return level < 20; }
119     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + level; }
120     Move pick_best(size_t multiPV);
121
122     int level;
123     Move best = MOVE_NONE;
124   };
125
126   template <NodeType nodeType>
127   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
128
129   template <NodeType nodeType>
130   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
131
132   Value value_to_tt(Value v, int ply);
133   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c);
134   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
135   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
136   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth);
137   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
138                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth);
139
140   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
141   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
142   template<bool Root>
143   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
144
145     StateInfo st;
146     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
147
148     uint64_t cnt, nodes = 0;
149     const bool leaf = (depth == 2);
150
151     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
152     {
153         if (Root && depth <= 1)
154             cnt = 1, nodes++;
155         else
156         {
157             pos.do_move(m, st);
158             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - 1);
159             nodes += cnt;
160             pos.undo_move(m);
161         }
162         if (Root)
163             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
164     }
165     return nodes;
166   }
167
168 } // namespace
169
170
171 /// Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
172
173 void Search::init() {
174
175   for (int i = 1; i < MAX_MOVES; ++i)
176       Reductions[i] = int((21.9 + std::log(Threads.size()) / 2) * std::log(i));
177 }
178
179
180 /// Search::clear() resets search state to its initial value
181
182 void Search::clear() {
183
184   Threads.main()->wait_for_search_finished();
185
186   Time.availableNodes = 0;
187   TT.clear();
188   Threads.clear();
189   Tablebases::init(Options["SyzygyPath"]); // Free mapped files
190 }
191
192
193 /// MainThread::search() is started when the program receives the UCI 'go'
194 /// command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
195
196 void MainThread::search() {
197
198   if (Limits.perft)
199   {
200       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft);
201       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
202       return;
203   }
204
205   Color us = rootPos.side_to_move();
206   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
207   TT.new_search();
208
209   Eval::NNUE::verify();
210
211   if (rootMoves.empty())
212   {
213       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
214       sync_cout << "info depth 0 score "
215                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
216                 << sync_endl;
217   }
218   else
219   {
220       Threads.start_searching(); // start non-main threads
221       Thread::search();          // main thread start searching
222   }
223
224   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
225   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
226   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
227   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
228   // until the GUI sends one of those commands.
229
230   while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
231   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
232
233   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
234   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
235   Threads.stop = true;
236
237   // Wait until all threads have finished
238   Threads.wait_for_search_finished();
239
240   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
241   // the available ones before exiting.
242   if (Limits.npmsec)
243       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
244
245   Thread* bestThread = this;
246
247   if (   int(Options["MultiPV"]) == 1
248       && !Limits.depth
249       && !(Skill(Options["Skill Level"]).enabled() || int(Options["UCI_LimitStrength"]))
250       && rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
251       bestThread = Threads.get_best_thread();
252
253   bestPreviousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
254
255   // Send again PV info if we have a new best thread
256   if (bestThread != this)
257       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE) << sync_endl;
258
259   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
260
261   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
262       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
263
264   std::cout << sync_endl;
265 }
266
267
268 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
269 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
270 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
271
272 void Thread::search() {
273
274   // To allow access to (ss-7) up to (ss+2), the stack must be oversized.
275   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
276   // which accesses its argument at ss-6, also near the root.
277   // The latter is needed for statScore and killer initialization.
278   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
279   Move  pv[MAX_PLY+1];
280   Value bestValue, alpha, beta, delta;
281   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
282   Depth lastBestMoveDepth = 0;
283   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
284   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
285   Color us = rootPos.side_to_move();
286   int iterIdx = 0;
287
288   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
289   for (int i = 7; i > 0; i--)
290       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
291
292   for (int i = 0; i <= MAX_PLY + 2; ++i)
293       (ss+i)->ply = i;
294
295   ss->pv = pv;
296
297   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
298   beta = VALUE_INFINITE;
299
300   if (mainThread)
301   {
302       if (mainThread->bestPreviousScore == VALUE_INFINITE)
303           for (int i = 0; i < 4; ++i)
304               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
305       else
306           for (int i = 0; i < 4; ++i)
307               mainThread->iterValue[i] = mainThread->bestPreviousScore;
308   }
309
310   std::copy(&lowPlyHistory[2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, &lowPlyHistory[0][0]);
311   std::fill(&lowPlyHistory[MAX_LPH - 2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, 0);
312
313   size_t multiPV = size_t(Options["MultiPV"]);
314
315   // Pick integer skill levels, but non-deterministically round up or down
316   // such that the average integer skill corresponds to the input floating point one.
317   // UCI_Elo is converted to a suitable fractional skill level, using anchoring
318   // to CCRL Elo (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo
319   // for match (TC 60+0.6) results spanning a wide range of k values.
320   PRNG rng(now());
321   double floatLevel = Options["UCI_LimitStrength"] ?
322                       std::clamp(std::pow((Options["UCI_Elo"] - 1346.6) / 143.4, 1 / 0.806), 0.0, 20.0) :
323                         double(Options["Skill Level"]);
324   int intLevel = int(floatLevel) +
325                  ((floatLevel - int(floatLevel)) * 1024 > rng.rand<unsigned>() % 1024  ? 1 : 0);
326   Skill skill(intLevel);
327
328   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
329   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
330   if (skill.enabled())
331       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
332
333   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
334
335   doubleExtensionAverage[WHITE].set(0, 100);  // initialize the running average at 0%
336   doubleExtensionAverage[BLACK].set(0, 100);  // initialize the running average at 0%
337
338   nodesLastExplosive = nodes;
339   nodesLastNormal    = nodes;
340   state = EXPLOSION_NONE;
341   trend = SCORE_ZERO;
342
343   int searchAgainCounter = 0;
344
345   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
346   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
347          && !Threads.stop
348          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth > Limits.depth))
349   {
350       // Age out PV variability metric
351       if (mainThread)
352           totBestMoveChanges /= 2;
353
354       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
355       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
356       for (RootMove& rm : rootMoves)
357           rm.previousScore = rm.score;
358
359       size_t pvFirst = 0;
360       pvLast = 0;
361
362       if (!Threads.increaseDepth)
363          searchAgainCounter++;
364
365       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
366       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
367       {
368           if (pvIdx == pvLast)
369           {
370               pvFirst = pvLast;
371               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
372                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
373                       break;
374           }
375
376           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
377           selDepth = 0;
378
379           // Reset aspiration window starting size
380           if (rootDepth >= 4)
381           {
382               Value prev = rootMoves[pvIdx].previousScore;
383               delta = Value(17);
384               alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
385               beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
386
387               // Adjust trend based on root move's previousScore (dynamic contempt)
388               int tr = 113 * prev / (abs(prev) + 147);
389
390               trend = (us == WHITE ?  make_score(tr, tr / 2)
391                                    : -make_score(tr, tr / 2));
392           }
393
394           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
395           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
396           // high/low anymore.
397           int failedHighCnt = 0;
398           while (true)
399           {
400               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - searchAgainCounter);
401               bestValue = Stockfish::search<Root>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
402
403               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
404               // is done with a stable algorithm because all the values but the
405               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
406               // and we want to keep the same order for all the moves except the
407               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
408               // search the already searched PV lines are preserved.
409               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
410
411               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
412               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
413               // the previous iteration.
414               if (Threads.stop)
415                   break;
416
417               // When failing high/low give some update (without cluttering
418               // the UI) before a re-search.
419               if (   mainThread
420                   && multiPV == 1
421                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
422                   && Time.elapsed() > 3000)
423                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
424
425               // In case of failing low/high increase aspiration window and
426               // re-search, otherwise exit the loop.
427               if (bestValue <= alpha)
428               {
429                   beta = (alpha + beta) / 2;
430                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
431
432                   failedHighCnt = 0;
433                   if (mainThread)
434                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
435               }
436               else if (bestValue >= beta)
437               {
438                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
439                   ++failedHighCnt;
440               }
441               else
442                   break;
443
444               delta += delta / 4 + 5;
445
446               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
447           }
448
449           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
450           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
451
452           if (    mainThread
453               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
454               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
455       }
456
457       if (!Threads.stop)
458           completedDepth = rootDepth;
459
460       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
461          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
462          lastBestMoveDepth = rootDepth;
463       }
464
465       // Have we found a "mate in x"?
466       if (   Limits.mate
467           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
468           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
469           Threads.stop = true;
470
471       if (!mainThread)
472           continue;
473
474       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
475       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
476           skill.pick_best(multiPV);
477
478       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
479       if (    Limits.use_time_management()
480           && !Threads.stop
481           && !mainThread->stopOnPonderhit)
482       {
483           double fallingEval = (318 + 6 * (mainThread->bestPreviousScore - bestValue)
484                                     + 6 * (mainThread->iterValue[iterIdx] - bestValue)) / 825.0;
485           fallingEval = std::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
486
487           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
488           timeReduction = lastBestMoveDepth + 9 < completedDepth ? 1.92 : 0.95;
489           double reduction = (1.47 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.32 * timeReduction);
490
491           // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
492           for (Thread* th : Threads)
493           {
494               totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
495               th->bestMoveChanges = 0;
496           }
497           double bestMoveInstability = 1.073 + std::max(1.0, 2.25 - 9.9 / rootDepth)
498                                               * totBestMoveChanges / Threads.size();
499           double totalTime = Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability;
500
501           // Cap used time in case of a single legal move for a better viewer experience in tournaments
502           // yielding correct scores and sufficiently fast moves.
503           if (rootMoves.size() == 1)
504               totalTime = std::min(500.0, totalTime);
505
506           // Stop the search if we have exceeded the totalTime
507           if (Time.elapsed() > totalTime)
508           {
509               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
510               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
511               if (mainThread->ponder)
512                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
513               else
514                   Threads.stop = true;
515           }
516           else if (   Threads.increaseDepth
517                    && !mainThread->ponder
518                    && Time.elapsed() > totalTime * 0.58)
519                    Threads.increaseDepth = false;
520           else
521                    Threads.increaseDepth = true;
522       }
523
524       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
525       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
526   }
527
528   if (!mainThread)
529       return;
530
531   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
532
533   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
534   if (skill.enabled())
535       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
536                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
537 }
538
539
540 namespace {
541
542   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
543
544   template <NodeType nodeType>
545   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
546
547     Thread* thisThread = pos.this_thread();
548
549     // Step 0. Limit search explosion
550     if (   ss->ply > 10
551         && search_explosion(thisThread) == MUST_CALM_DOWN
552         && depth > (ss-1)->depth)
553        depth = (ss-1)->depth;
554
555     constexpr bool PvNode = nodeType != NonPV;
556     constexpr bool rootNode = nodeType == Root;
557     const Depth maxNextDepth = rootNode ? depth : depth + 1;
558
559     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
560     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
561     if (   !rootNode
562         && pos.rule50_count() >= 3
563         && alpha < VALUE_DRAW
564         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
565     {
566         alpha = value_draw(pos.this_thread());
567         if (alpha >= beta)
568             return alpha;
569     }
570
571     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
572     if (depth <= 0)
573         return qsearch<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta);
574
575     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
576     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
577     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
578     assert(!(PvNode && cutNode));
579
580     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
581     StateInfo st;
582     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
583
584     TTEntry* tte;
585     Key posKey;
586     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
587     Depth extension, newDepth;
588     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue, probCutBeta;
589     bool givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
590     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning,
591          ttCapture, singularQuietLMR, noLMRExtension;
592     Piece movedPiece;
593     int moveCount, captureCount, quietCount, bestMoveCount, improvement;
594
595     // Step 1. Initialize node
596     ss->inCheck        = pos.checkers();
597     priorCapture       = pos.captured_piece();
598     Color us           = pos.side_to_move();
599     moveCount          = bestMoveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
600     bestValue          = -VALUE_INFINITE;
601     maxValue           = VALUE_INFINITE;
602
603     // Check for the available remaining time
604     if (thisThread == Threads.main())
605         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
606
607     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
608     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
609         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
610
611     if (!rootNode)
612     {
613         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
614         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
615             || pos.is_draw(ss->ply)
616             || ss->ply >= MAX_PLY)
617             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
618                                                         : value_draw(pos.this_thread());
619
620         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
621         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
622         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
623         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
624         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
625         // mate. In this case return a fail-high score.
626         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
627         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
628         if (alpha >= beta)
629             return alpha;
630     }
631
632     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
633
634     (ss+1)->ttPv         = false;
635     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
636     (ss+2)->killers[0]   = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
637     ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions;
638     ss->depth            = depth;
639     Square prevSq        = to_sq((ss-1)->currentMove);
640
641     // Update the running average statistics for double extensions
642     thisThread->doubleExtensionAverage[us].update(ss->depth > (ss-1)->depth);
643
644     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
645     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
646     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
647     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
648     // LMR which are based on the statScore of parent position.
649     if (!rootNode)
650         (ss+2)->statScore = 0;
651
652     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
653     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
654     // position key in case of an excluded move.
655     excludedMove = ss->excludedMove;
656     posKey = excludedMove == MOVE_NONE ? pos.key() : pos.key() ^ make_key(excludedMove);
657     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
658     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
659     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
660             : ss->ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
661     ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
662     if (!excludedMove)
663         ss->ttPv = PvNode || (ss->ttHit && tte->is_pv());
664
665     // Update low ply history for previous move if we are near root and position is or has been in PV
666     if (   ss->ttPv
667         && depth > 12
668         && ss->ply - 1 < MAX_LPH
669         && !priorCapture
670         && is_ok((ss-1)->currentMove))
671         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply - 1][from_to((ss-1)->currentMove)] << stat_bonus(depth - 5);
672
673     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
674     if (  !PvNode
675         && ss->ttHit
676         && tte->depth() >= depth
677         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
678         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
679                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
680     {
681         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
682         if (ttMove)
683         {
684             if (ttValue >= beta)
685             {
686                 // Bonus for a quiet ttMove that fails high
687                 if (!ttCapture)
688                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth), depth);
689
690                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply
691                 if ((ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
692                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
693             }
694             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
695             else if (!ttCapture)
696             {
697                 int penalty = -stat_bonus(depth);
698                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
699                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
700             }
701         }
702
703         // Partial workaround for the graph history interaction problem
704         // For high rule50 counts don't produce transposition table cutoffs.
705         if (pos.rule50_count() < 90)
706             return ttValue;
707     }
708
709     // Step 5. Tablebases probe
710     if (!rootNode && TB::Cardinality)
711     {
712         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
713
714         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
715             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
716             &&  pos.rule50_count() == 0
717             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
718         {
719             TB::ProbeState err;
720             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
721
722             // Force check of time on the next occasion
723             if (thisThread == Threads.main())
724                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
725
726             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
727             {
728                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
729
730                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
731
732                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
733                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
734                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
735                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
736
737                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
738                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
739
740                 if (    b == BOUND_EXACT
741                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
742                 {
743                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, b,
744                               std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
745                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
746
747                     return value;
748                 }
749
750                 if (PvNode)
751                 {
752                     if (b == BOUND_LOWER)
753                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
754                     else
755                         maxValue = value;
756                 }
757             }
758         }
759     }
760
761     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
762
763     // Step 6. Static evaluation of the position
764     if (ss->inCheck)
765     {
766         // Skip early pruning when in check
767         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
768         improving = false;
769         improvement = 0;
770         goto moves_loop;
771     }
772     else if (ss->ttHit)
773     {
774         // Never assume anything about values stored in TT
775         ss->staticEval = eval = tte->eval();
776         if (eval == VALUE_NONE)
777             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
778
779         // Randomize draw evaluation
780         if (eval == VALUE_DRAW)
781             eval = value_draw(thisThread);
782
783         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
784         if (    ttValue != VALUE_NONE
785             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
786             eval = ttValue;
787     }
788     else
789     {
790         // In case of null move search use previous static eval with a different sign
791         if ((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL)
792             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
793         else
794             ss->staticEval = eval = -(ss-1)->staticEval;
795
796         // Save static evaluation into transposition table
797         if(!excludedMove)
798         tte->save(posKey, VALUE_NONE, ss->ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
799     }
800
801     // Use static evaluation difference to improve quiet move ordering
802     if (is_ok((ss-1)->currentMove) && !(ss-1)->inCheck && !priorCapture)
803     {
804         int bonus = std::clamp(-depth * 4 * int((ss-1)->staticEval + ss->staticEval), -1000, 1000);
805         thisThread->mainHistory[~us][from_to((ss-1)->currentMove)] << bonus;
806     }
807
808     // Set up the improvement variable, which is the difference between the current
809     // static evaluation and the previous static evaluation at our turn (if we were
810     // in check at our previous move we look at the move prior to it). The improvement
811     // margin and the improving flag are used in various pruning heuristics.
812     improvement =   (ss-2)->staticEval != VALUE_NONE ? ss->staticEval - (ss-2)->staticEval
813                   : (ss-4)->staticEval != VALUE_NONE ? ss->staticEval - (ss-4)->staticEval
814                   :                                    200;
815
816     improving = improvement > 0;
817
818     // Step 7. Futility pruning: child node (~50 Elo).
819     // The depth condition is important for mate finding.
820     if (   !PvNode
821         &&  depth < 9
822         &&  eval - futility_margin(depth, improving) >= beta
823         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN) // Do not return unproven wins
824         return eval;
825
826     // Step 8. Null move search with verification search (~40 Elo)
827     if (   !PvNode
828         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
829         && (ss-1)->statScore < 23767
830         &&  eval >= beta
831         &&  eval >= ss->staticEval
832         &&  ss->staticEval >= beta - 20 * depth - improvement / 15 + 168 * ss->ttPv + 177
833         && !excludedMove
834         &&  pos.non_pawn_material(us)
835         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
836     {
837         assert(eval - beta >= 0);
838
839         // Null move dynamic reduction based on depth and value
840         Depth R = std::min(int(eval - beta) / 205, 3) + depth / 3 + 4;
841
842         ss->currentMove = MOVE_NULL;
843         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
844
845         pos.do_null_move(st);
846
847         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
848
849         pos.undo_null_move();
850
851         if (nullValue >= beta)
852         {
853             // Do not return unproven mate or TB scores
854             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
855                 nullValue = beta;
856
857             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 14))
858                 return nullValue;
859
860             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
861
862             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
863             // for us, until ply exceeds nmpMinPly.
864             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
865             thisThread->nmpColor = us;
866
867             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
868
869             thisThread->nmpMinPly = 0;
870
871             if (v >= beta)
872                 return nullValue;
873         }
874     }
875
876     probCutBeta = beta + 209 - 44 * improving;
877
878     // Step 9. ProbCut (~4 Elo)
879     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
880     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
881     if (   !PvNode
882         &&  depth > 4
883         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
884         // if value from transposition table is lower than probCutBeta, don't attempt probCut
885         // there and in further interactions with transposition table cutoff depth is set to depth - 3
886         // because probCut search has depth set to depth - 4 but we also do a move before it
887         // so effective depth is equal to depth - 3
888         && !(   ss->ttHit
889              && tte->depth() >= depth - 3
890              && ttValue != VALUE_NONE
891              && ttValue < probCutBeta))
892     {
893         assert(probCutBeta < VALUE_INFINITE);
894
895         MovePicker mp(pos, ttMove, probCutBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
896         int probCutCount = 0;
897         bool ttPv = ss->ttPv;
898         ss->ttPv = false;
899
900         while (   (move = mp.next_move()) != MOVE_NONE
901                && probCutCount < 2 + 2 * cutNode)
902             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
903             {
904                 assert(pos.capture_or_promotion(move));
905                 assert(depth >= 5);
906
907                 captureOrPromotion = true;
908                 probCutCount++;
909
910                 ss->currentMove = move;
911                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
912                                                                           [captureOrPromotion]
913                                                                           [pos.moved_piece(move)]
914                                                                           [to_sq(move)];
915
916                 pos.do_move(move, st);
917
918                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
919                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1);
920
921                 // If the qsearch held, perform the regular search
922                 if (value >= probCutBeta)
923                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1, depth - 4, !cutNode);
924
925                 pos.undo_move(move);
926
927                 if (value >= probCutBeta)
928                 {
929                     // if transposition table doesn't have equal or more deep info write probCut data into it
930                     if ( !(ss->ttHit
931                        && tte->depth() >= depth - 3
932                        && ttValue != VALUE_NONE))
933                         tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ttPv,
934                             BOUND_LOWER,
935                             depth - 3, move, ss->staticEval);
936                     return value;
937                 }
938             }
939          ss->ttPv = ttPv;
940     }
941
942     // Step 10. If the position is not in TT, decrease depth by 2 or 1 depending on node type
943     if (   PvNode
944         && depth >= 6
945         && !ttMove)
946         depth -= 2;
947
948     if (   cutNode
949         && depth >= 9
950         && !ttMove)
951         depth--;
952
953 moves_loop: // When in check, search starts here
954
955     int rangeReduction = 0;
956
957     // Step 11. A small Probcut idea, when we are in check
958     probCutBeta = beta + 409;
959     if (   ss->inCheck
960         && !PvNode
961         && depth >= 4
962         && ttCapture
963         && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
964         && tte->depth() >= depth - 3
965         && ttValue >= probCutBeta
966         && abs(ttValue) <= VALUE_KNOWN_WIN
967         && abs(beta) <= VALUE_KNOWN_WIN
968        )
969         return probCutBeta;
970
971
972     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
973                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
974                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
975
976     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
977
978     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
979                                       &thisThread->lowPlyHistory,
980                                       &captureHistory,
981                                       contHist,
982                                       countermove,
983                                       ss->killers,
984                                       ss->ply);
985
986     value = bestValue;
987     singularQuietLMR = moveCountPruning = noLMRExtension = false;
988
989     // Indicate PvNodes that will probably fail low if the node was searched
990     // at a depth equal or greater than the current depth, and the result of this search was a fail low.
991     bool likelyFailLow =    PvNode
992                          && ttMove
993                          && (tte->bound() & BOUND_UPPER)
994                          && tte->depth() >= depth;
995
996     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
997     // or a beta cutoff occurs.
998     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
999     {
1000       assert(is_ok(move));
1001
1002       if (move == excludedMove)
1003           continue;
1004
1005       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
1006       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
1007       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
1008       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
1009       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
1010                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
1011           continue;
1012
1013       // Check for legality
1014       if (!rootNode && !pos.legal(move))
1015           continue;
1016
1017       ss->moveCount = ++moveCount;
1018
1019       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
1020           sync_cout << "info depth " << depth
1021                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
1022                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
1023       if (PvNode)
1024           (ss+1)->pv = nullptr;
1025
1026       extension = 0;
1027       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1028       movedPiece = pos.moved_piece(move);
1029       givesCheck = pos.gives_check(move);
1030
1031       // Calculate new depth for this move
1032       newDepth = depth - 1;
1033
1034       // Step 13. Pruning at shallow depth (~200 Elo). Depth conditions are important for mate finding.
1035       if (  !rootNode
1036           && pos.non_pawn_material(us)
1037           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
1038       {
1039           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold
1040           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
1041
1042           // Reduced depth of the next LMR search
1043           int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount, rangeReduction > 2), 0);
1044
1045           if (   captureOrPromotion
1046               || givesCheck)
1047           {
1048               // Capture history based pruning when the move doesn't give check
1049               if (   !givesCheck
1050                   && lmrDepth < 1
1051                   && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] < 0)
1052                   continue;
1053
1054               // SEE based pruning
1055               if (!pos.see_ge(move, Value(-218) * depth)) // (~25 Elo)
1056                   continue;
1057           }
1058           else
1059           {
1060               // Continuation history based pruning (~20 Elo)
1061               if (lmrDepth < 5
1062                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1063                   + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1064                   + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)] < -3000 * depth + 3000)
1065                   continue;
1066
1067               // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
1068               if (   !ss->inCheck
1069                   && lmrDepth < 8
1070                   && ss->staticEval + 172 + 145 * lmrDepth <= alpha)
1071                   continue;
1072
1073               // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
1074               if (!pos.see_ge(move, Value(-21 * lmrDepth * lmrDepth - 21 * lmrDepth)))
1075                   continue;
1076           }
1077       }
1078
1079       // Step 14. Extensions (~75 Elo)
1080
1081       // Singular extension search (~70 Elo). If all moves but one fail low on a
1082       // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1083       // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1084       // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1085       // result is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove.
1086       if (   !rootNode
1087           &&  depth >= 7
1088           &&  move == ttMove
1089           && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1090        /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1091           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1092           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1093           &&  tte->depth() >= depth - 3)
1094       {
1095           Value singularBeta = ttValue - 3 * depth;
1096           Depth singularDepth = (depth - 1) / 2;
1097
1098           ss->excludedMove = move;
1099           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1100           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1101
1102           if (value < singularBeta)
1103           {
1104               extension = 1;
1105               singularQuietLMR = !ttCapture;
1106
1107               // Avoid search explosion by limiting the number of double extensions
1108               if (   !PvNode
1109                   && value < singularBeta - 75
1110                   && ss->doubleExtensions <= 6)
1111               {
1112                   extension = 2;
1113                   noLMRExtension = true;
1114               }
1115           }
1116
1117           // Multi-cut pruning
1118           // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1119           // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1120           // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1121           // a soft bound.
1122           else if (singularBeta >= beta)
1123               return singularBeta;
1124
1125           // If the eval of ttMove is greater than beta, we reduce it (negative extension)
1126           else if (ttValue >= beta)
1127               extension = -2;
1128       }
1129
1130       // Capture extensions for PvNodes and cutNodes
1131       else if (   (PvNode || cutNode)
1132                && captureOrPromotion
1133                && moveCount != 1)
1134           extension = 1;
1135
1136       // Check extensions
1137       else if (   givesCheck
1138                && depth > 6
1139                && abs(ss->staticEval) > 100)
1140           extension = 1;
1141
1142       // Quiet ttMove extensions
1143       else if (   PvNode
1144                && move == ttMove
1145                && move == ss->killers[0]
1146                && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] >= 10000)
1147           extension = 1;
1148
1149       // Add extension to new depth
1150       newDepth += extension;
1151       ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions + (extension == 2);
1152
1153       // Speculative prefetch as early as possible
1154       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1155
1156       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1157       ss->currentMove = move;
1158       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1159                                                                 [captureOrPromotion]
1160                                                                 [movedPiece]
1161                                                                 [to_sq(move)];
1162
1163       // Step 15. Make the move
1164       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1165
1166       // Step 16. Late moves reduction / extension (LMR, ~200 Elo)
1167       // We use various heuristics for the sons of a node after the first son has
1168       // been searched. In general we would like to reduce them, but there are many
1169       // cases where we extend a son if it has good chances to be "interesting".
1170       if (    depth >= 3
1171           &&  moveCount > 1 + 2 * rootNode
1172           && (  !captureOrPromotion
1173               || (cutNode && (ss-1)->moveCount > 1)
1174               || !ss->ttPv)
1175           && (!PvNode || ss->ply > 1 || thisThread->id() % 4 != 3))
1176       {
1177           Depth r = reduction(improving, depth, moveCount, rangeReduction > 2);
1178
1179           // Decrease reduction if on the PV (~2 Elo)
1180           if (   PvNode
1181               && bestMoveCount <= 3)
1182               r--;
1183
1184           // Decrease reduction if position is or has been on the PV
1185           // and node is not likely to fail low. (~3 Elo)
1186           if (   ss->ttPv
1187               && !likelyFailLow)
1188               r -= 2;
1189
1190           // Increase reduction at root and non-PV nodes when the best move does not change frequently
1191           if (   (rootNode || !PvNode)
1192               && thisThread->bestMoveChanges <= 2)
1193               r++;
1194
1195           // Decrease reduction if opponent's move count is high (~1 Elo)
1196           if ((ss-1)->moveCount > 13)
1197               r--;
1198
1199           // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~1 Elo)
1200           if (singularQuietLMR)
1201               r--;
1202
1203           // Increase reduction for cut nodes (~3 Elo)
1204           if (cutNode && move != ss->killers[0])
1205               r += 2;
1206
1207           // Increase reduction if ttMove is a capture (~3 Elo)
1208           if (ttCapture)
1209               r++;
1210
1211           ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1212                          + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1213                          + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1214                          + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1215                          - 4923;
1216
1217           // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1218           r -= ss->statScore / 14721;
1219
1220           // In general we want to cap the LMR depth search at newDepth. But if reductions
1221           // are really negative and movecount is low, we allow this move to be searched
1222           // deeper than the first move (this may lead to hidden double extensions).
1223           int deeper =   r >= -1                   ? 0
1224                        : noLMRExtension            ? 0
1225                        : moveCount <= 3 && r <= -3 ? 2
1226                        : moveCount <= 5            ? 1
1227                        : PvNode && depth > 6       ? 1
1228                        :                             0;
1229
1230           Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth + deeper);
1231
1232           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1233
1234           // Range reductions (~3 Elo)
1235           if (ss->staticEval - value < 30 && depth > 7)
1236               rangeReduction++;
1237
1238           // If the son is reduced and fails high it will be re-searched at full depth
1239           doFullDepthSearch = value > alpha && d < newDepth;
1240           didLMR = true;
1241       }
1242       else
1243       {
1244           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1245           didLMR = false;
1246       }
1247
1248       // Step 17. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1249       if (doFullDepthSearch)
1250       {
1251           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1252
1253           // If the move passed LMR update its stats
1254           if (didLMR && !captureOrPromotion)
1255           {
1256               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1257                                         : -stat_bonus(newDepth);
1258
1259               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1260           }
1261       }
1262
1263       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1264       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1265       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1266       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1267       {
1268           (ss+1)->pv = pv;
1269           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1270
1271           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha,
1272                               std::min(maxNextDepth, newDepth), false);
1273       }
1274
1275       // Step 18. Undo move
1276       pos.undo_move(move);
1277
1278       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1279
1280       // Step 19. Check for a new best move
1281       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1282       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1283       // updating best move, PV and TT.
1284       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1285           return VALUE_ZERO;
1286
1287       if (rootNode)
1288       {
1289           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1290                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1291
1292           // PV move or new best move?
1293           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1294           {
1295               rm.score = value;
1296               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1297               rm.pv.resize(1);
1298
1299               assert((ss+1)->pv);
1300
1301               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1302                   rm.pv.push_back(*m);
1303
1304               // We record how often the best move has been changed in each iteration.
1305               // This information is used for time management and LMR. In MultiPV mode,
1306               // we must take care to only do this for the first PV line.
1307               if (   moveCount > 1
1308                   && !thisThread->pvIdx)
1309                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1310           }
1311           else
1312               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1313               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1314               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1315               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1316       }
1317
1318       if (value > bestValue)
1319       {
1320           bestValue = value;
1321
1322           if (value > alpha)
1323           {
1324               bestMove = move;
1325
1326               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1327                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1328
1329               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1330               {
1331                   alpha = value;
1332                   bestMoveCount++;
1333               }
1334               else
1335               {
1336                   assert(value >= beta); // Fail high
1337                   break;
1338               }
1339           }
1340       }
1341
1342       // If the move is worse than some previously searched move, remember it to update its stats later
1343       if (move != bestMove)
1344       {
1345           if (captureOrPromotion && captureCount < 32)
1346               capturesSearched[captureCount++] = move;
1347
1348           else if (!captureOrPromotion && quietCount < 64)
1349               quietsSearched[quietCount++] = move;
1350       }
1351     }
1352
1353     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1354     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1355     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1356     /*
1357        if (Threads.stop)
1358         return VALUE_DRAW;
1359     */
1360
1361     // Step 20. Check for mate and stalemate
1362     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1363     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1364     // return a fail low score.
1365
1366     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1367
1368     if (!moveCount)
1369         bestValue = excludedMove ? alpha :
1370                     ss->inCheck  ? mated_in(ss->ply)
1371                                  : VALUE_DRAW;
1372
1373     // If there is a move which produces search value greater than alpha we update stats of searched moves
1374     else if (bestMove)
1375         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1376                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1377
1378     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1379     else if (   (depth >= 3 || PvNode)
1380              && !priorCapture)
1381         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth) * (1 + (PvNode || cutNode)));
1382
1383     if (PvNode)
1384         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1385
1386     // If no good move is found and the previous position was ttPv, then the previous
1387     // opponent move is probably good and the new position is added to the search tree.
1388     if (bestValue <= alpha)
1389         ss->ttPv = ss->ttPv || ((ss-1)->ttPv && depth > 3);
1390     // Otherwise, a counter move has been found and if the position is the last leaf
1391     // in the search tree, remove the position from the search tree.
1392     else if (depth > 3)
1393         ss->ttPv = ss->ttPv && (ss+1)->ttPv;
1394
1395     // Write gathered information in transposition table
1396     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1397         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ss->ttPv,
1398                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1399                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1400                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1401
1402     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1403
1404     return bestValue;
1405   }
1406
1407
1408   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1409   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1410   template <NodeType nodeType>
1411   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1412
1413     static_assert(nodeType != Root);
1414     constexpr bool PvNode = nodeType == PV;
1415
1416     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1417     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1418     assert(depth <= 0);
1419
1420     Move pv[MAX_PLY+1];
1421     StateInfo st;
1422     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
1423
1424     TTEntry* tte;
1425     Key posKey;
1426     Move ttMove, move, bestMove;
1427     Depth ttDepth;
1428     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1429     bool pvHit, givesCheck, captureOrPromotion;
1430     int moveCount;
1431
1432     if (PvNode)
1433     {
1434         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1435         (ss+1)->pv = pv;
1436         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1437     }
1438
1439     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1440     bestMove = MOVE_NONE;
1441     ss->inCheck = pos.checkers();
1442     moveCount = 0;
1443
1444     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1445     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1446         || ss->ply >= MAX_PLY)
1447         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1448
1449     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1450
1451     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1452     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1453     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1454     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1455                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1456     // Transposition table lookup
1457     posKey = pos.key();
1458     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
1459     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1460     ttMove = ss->ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1461     pvHit = ss->ttHit && tte->is_pv();
1462
1463     if (  !PvNode
1464         && ss->ttHit
1465         && tte->depth() >= ttDepth
1466         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1467         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1468                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
1469         return ttValue;
1470
1471     // Evaluate the position statically
1472     if (ss->inCheck)
1473     {
1474         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1475         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1476     }
1477     else
1478     {
1479         if (ss->ttHit)
1480         {
1481             // Never assume anything about values stored in TT
1482             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1483                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1484
1485             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1486             if (    ttValue != VALUE_NONE
1487                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1488                 bestValue = ttValue;
1489         }
1490         else
1491             // In case of null move search use previous static eval with a different sign
1492             ss->staticEval = bestValue =
1493             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1494                                              : -(ss-1)->staticEval;
1495
1496         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1497         if (bestValue >= beta)
1498         {
1499             // Save gathered info in transposition table
1500             if (!ss->ttHit)
1501                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1502                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1503
1504             return bestValue;
1505         }
1506
1507         if (PvNode && bestValue > alpha)
1508             alpha = bestValue;
1509
1510         futilityBase = bestValue + 155;
1511     }
1512
1513     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1514                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1515                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1516
1517     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1518     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1519     // queen promotions, and other checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1520     // will be generated.
1521     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1522                                       &thisThread->captureHistory,
1523                                       contHist,
1524                                       to_sq((ss-1)->currentMove));
1525
1526     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1527     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1528     {
1529       assert(is_ok(move));
1530
1531       // Check for legality
1532       if (!pos.legal(move))
1533           continue;
1534
1535       givesCheck = pos.gives_check(move);
1536       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1537
1538       moveCount++;
1539
1540       // Futility pruning and moveCount pruning
1541       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1542           && !givesCheck
1543           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1544           &&  type_of(move) != PROMOTION)
1545       {
1546
1547           if (moveCount > 2)
1548               continue;
1549
1550           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1551
1552           if (futilityValue <= alpha)
1553           {
1554               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1555               continue;
1556           }
1557
1558           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1559           {
1560               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1561               continue;
1562           }
1563       }
1564
1565       // Do not search moves with negative SEE values
1566       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1567           && !pos.see_ge(move))
1568           continue;
1569
1570       // Speculative prefetch as early as possible
1571       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1572
1573       ss->currentMove = move;
1574       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1575                                                                 [captureOrPromotion]
1576                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1577                                                                 [to_sq(move)];
1578
1579       // Continuation history based pruning
1580       if (  !captureOrPromotion
1581           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1582           && (*contHist[0])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1583           && (*contHist[1])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1584           continue;
1585
1586       // Make and search the move
1587       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1588       value = -qsearch<nodeType>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1589       pos.undo_move(move);
1590
1591       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1592
1593       // Check for a new best move
1594       if (value > bestValue)
1595       {
1596           bestValue = value;
1597
1598           if (value > alpha)
1599           {
1600               bestMove = move;
1601
1602               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1603                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1604
1605               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1606                   alpha = value;
1607               else
1608                   break; // Fail high
1609           }
1610        }
1611     }
1612
1613     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1614     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1615     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1616     {
1617         assert(!MoveList<LEGAL>(pos).size());
1618
1619         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1620     }
1621
1622     // Save gathered info in transposition table
1623     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1624               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1625               PvNode && bestValue > oldAlpha  ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1626               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1627
1628     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1629
1630     return bestValue;
1631   }
1632
1633
1634   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1635   // "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1636   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1637
1638   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1639
1640     assert(v != VALUE_NONE);
1641
1642     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1643           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1644   }
1645
1646
1647   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1648   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1649   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root". However,
1650   // for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1651   // and the graph history interaction, we return an optimal TB score instead.
1652
1653   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1654
1655     if (v == VALUE_NONE)
1656         return VALUE_NONE;
1657
1658     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1659     {
1660         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1661             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1662
1663         return v - ply;
1664     }
1665
1666     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1667     {
1668         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1669             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1670
1671         return v + ply;
1672     }
1673
1674     return v;
1675   }
1676
1677
1678   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1679
1680   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1681
1682     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1683         *pv++ = *childPv++;
1684     *pv = MOVE_NONE;
1685   }
1686
1687
1688   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1689
1690   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1691                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1692
1693     int bonus1, bonus2;
1694     Color us = pos.side_to_move();
1695     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1696     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1697     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1698     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1699
1700     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1701     bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1               // larger bonus
1702                                             : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
1703
1704     if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1705     {
1706         // Increase stats for the best move in case it was a quiet move
1707         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2, depth);
1708
1709         // Decrease stats for all non-best quiet moves
1710         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1711         {
1712             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1713             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1714         }
1715     }
1716     else
1717         // Increase stats for the best move in case it was a capture move
1718         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1719
1720     // Extra penalty for a quiet early move that was not a TT move or
1721     // main killer move in previous ply when it gets refuted.
1722     if (   ((ss-1)->moveCount == 1 + (ss-1)->ttHit || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1723         && !pos.captured_piece())
1724             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1725
1726     // Decrease stats for all non-best capture moves
1727     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1728     {
1729         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1730         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1731         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1732     }
1733   }
1734
1735
1736   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1737   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1738
1739   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1740
1741     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1742     {
1743         // Only update first 2 continuation histories if we are in check
1744         if (ss->inCheck && i > 2)
1745             break;
1746         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1747             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1748     }
1749   }
1750
1751
1752   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1753
1754   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth) {
1755
1756     // Update killers
1757     if (ss->killers[0] != move)
1758     {
1759         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1760         ss->killers[0] = move;
1761     }
1762
1763     Color us = pos.side_to_move();
1764     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1765     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1766     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1767
1768     // Penalty for reversed move in case of moved piece not being a pawn
1769     if (type_of(pos.moved_piece(move)) != PAWN)
1770         thisThread->mainHistory[us][from_to(reverse_move(move))] << -bonus;
1771
1772     // Update countermove history
1773     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1774     {
1775         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1776         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1777     }
1778
1779     // Update low ply history
1780     if (depth > 11 && ss->ply < MAX_LPH)
1781         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply][from_to(move)] << stat_bonus(depth - 7);
1782   }
1783
1784   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1785   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1786
1787   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1788
1789     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1790     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1791
1792     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1793     Value topScore = rootMoves[0].score;
1794     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1795     int weakness = 120 - 2 * level;
1796     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1797
1798     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1799     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1800     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1801     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1802     {
1803         // This is our magic formula
1804         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1805                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1806
1807         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1808         {
1809             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1810             best = rootMoves[i].pv[0];
1811         }
1812     }
1813
1814     return best;
1815   }
1816
1817 } // namespace
1818
1819
1820 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1821 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1822
1823 void MainThread::check_time() {
1824
1825   if (--callsCnt > 0)
1826       return;
1827
1828   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1829   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1830
1831   static TimePoint lastInfoTime = now();
1832
1833   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1834   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1835
1836   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1837   {
1838       lastInfoTime = tick;
1839       dbg_print();
1840   }
1841
1842   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1843   if (ponder)
1844       return;
1845
1846   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1847       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1848       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1849       Threads.stop = true;
1850 }
1851
1852
1853 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1854 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1855
1856 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1857
1858   std::stringstream ss;
1859   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1860   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1861   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1862   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1863   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1864   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1865
1866   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1867   {
1868       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1869
1870       if (depth == 1 && !updated && i > 0)
1871           continue;
1872
1873       Depth d = updated ? depth : std::max(1, depth - 1);
1874       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1875
1876       if (v == -VALUE_INFINITE)
1877           v = VALUE_ZERO;
1878
1879       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1880       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1881
1882       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1883           ss << "\n";
1884
1885       ss << "info"
1886          << " depth "    << d
1887          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1888          << " multipv "  << i + 1
1889          << " score "    << UCI::value(v);
1890
1891       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1892           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1893
1894       if (!tb && i == pvIdx)
1895           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1896
1897       ss << " nodes "    << nodesSearched
1898          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1899
1900       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1901           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1902
1903       ss << " tbhits "   << tbHits
1904          << " time "     << elapsed
1905          << " pv";
1906
1907       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1908           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1909   }
1910
1911   return ss.str();
1912 }
1913
1914
1915 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1916 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1917 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1918 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1919
1920 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1921
1922     StateInfo st;
1923     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
1924
1925     bool ttHit;
1926
1927     assert(pv.size() == 1);
1928
1929     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1930         return false;
1931
1932     pos.do_move(pv[0], st);
1933     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1934
1935     if (ttHit)
1936     {
1937         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1938         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1939             pv.push_back(m);
1940     }
1941
1942     pos.undo_move(pv[0]);
1943     return pv.size() > 1;
1944 }
1945
1946 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1947
1948     RootInTB = false;
1949     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1950     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1951     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1952     bool dtz_available = true;
1953
1954     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1955     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1956     if (Cardinality > MaxCardinality)
1957     {
1958         Cardinality = MaxCardinality;
1959         ProbeDepth = 0;
1960     }
1961
1962     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1963     {
1964         // Rank moves using DTZ tables
1965         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1966
1967         if (!RootInTB)
1968         {
1969             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1970             dtz_available = false;
1971             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1972         }
1973     }
1974
1975     if (RootInTB)
1976     {
1977         // Sort moves according to TB rank
1978         std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
1979                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
1980
1981         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
1982         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
1983             Cardinality = 0;
1984     }
1985     else
1986     {
1987         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
1988         for (auto& m : rootMoves)
1989             m.tbRank = 0;
1990     }
1991 }
1992
1993 } // namespace Stockfish