4650b1579bf0e11dafd78722151ab5d54f0370d5
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2020 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 Search {
39
40   LimitsType Limits;
41 }
42
43 namespace Tablebases {
44
45   int Cardinality;
46   bool RootInTB;
47   bool UseRule50;
48   Depth ProbeDepth;
49 }
50
51 namespace TB = Tablebases;
52
53 using std::string;
54 using Eval::evaluate;
55 using namespace Search;
56
57 namespace {
58
59   // Different node types, used as a template parameter
60   enum NodeType { NonPV, PV };
61
62   constexpr uint64_t TtHitAverageWindow     = 4096;
63   constexpr uint64_t TtHitAverageResolution = 1024;
64
65   // Razor and futility margins
66   constexpr int RazorMargin = 510;
67   Value futility_margin(Depth d, bool improving) {
68     return Value(223 * (d - improving));
69   }
70
71   // Reductions lookup table, initialized at startup
72   int Reductions[MAX_MOVES]; // [depth or moveNumber]
73
74   Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
75     int r = Reductions[d] * Reductions[mn];
76     return (r + 509) / 1024 + (!i && r > 894);
77   }
78
79   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
80     return (3 + depth * depth) / (2 - improving);
81   }
82
83   // History and stats update bonus, based on depth
84   int stat_bonus(Depth d) {
85     return d > 13 ? 29 : 17 * d * d + 134 * d - 134;
86   }
87
88   // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3fold-blindness
89   Value value_draw(Thread* thisThread) {
90     return VALUE_DRAW + Value(2 * (thisThread->nodes & 1) - 1);
91   }
92
93   // Skill structure is used to implement strength limit
94   struct Skill {
95     explicit Skill(int l) : level(l) {}
96     bool enabled() const { return level < 20; }
97     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + level; }
98     Move pick_best(size_t multiPV);
99
100     int level;
101     Move best = MOVE_NONE;
102   };
103
104   // Breadcrumbs are used to mark nodes as being searched by a given thread
105   struct Breadcrumb {
106     std::atomic<Thread*> thread;
107     std::atomic<Key> key;
108   };
109   std::array<Breadcrumb, 1024> breadcrumbs;
110
111   // ThreadHolding structure keeps track of which thread left breadcrumbs at the given
112   // node for potential reductions. A free node will be marked upon entering the moves
113   // loop by the constructor, and unmarked upon leaving that loop by the destructor.
114   struct ThreadHolding {
115     explicit ThreadHolding(Thread* thisThread, Key posKey, int ply) {
116        location = ply < 8 ? &breadcrumbs[posKey & (breadcrumbs.size() - 1)] : nullptr;
117        otherThread = false;
118        owning = false;
119        if (location)
120        {
121           // See if another already marked this location, if not, mark it ourselves
122           Thread* tmp = (*location).thread.load(std::memory_order_relaxed);
123           if (tmp == nullptr)
124           {
125               (*location).thread.store(thisThread, std::memory_order_relaxed);
126               (*location).key.store(posKey, std::memory_order_relaxed);
127               owning = true;
128           }
129           else if (   tmp != thisThread
130                    && (*location).key.load(std::memory_order_relaxed) == posKey)
131               otherThread = true;
132        }
133     }
134
135     ~ThreadHolding() {
136        if (owning) // Free the marked location
137            (*location).thread.store(nullptr, std::memory_order_relaxed);
138     }
139
140     bool marked() { return otherThread; }
141
142     private:
143     Breadcrumb* location;
144     bool otherThread, owning;
145   };
146
147   template <NodeType NT>
148   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
149
150   template <NodeType NT>
151   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
152
153   Value value_to_tt(Value v, int ply);
154   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c);
155   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
156   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
157   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth);
158   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
159                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth);
160
161   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
162   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
163   template<bool Root>
164   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
165
166     StateInfo st;
167     uint64_t cnt, nodes = 0;
168     const bool leaf = (depth == 2);
169
170     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
171     {
172         if (Root && depth <= 1)
173             cnt = 1, nodes++;
174         else
175         {
176             pos.do_move(m, st);
177             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - 1);
178             nodes += cnt;
179             pos.undo_move(m);
180         }
181         if (Root)
182             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
183     }
184     return nodes;
185   }
186
187 } // namespace
188
189
190 /// Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
191
192 void Search::init() {
193
194   for (int i = 1; i < MAX_MOVES; ++i)
195       Reductions[i] = int((22.0 + 2 * std::log(Threads.size())) * std::log(i));
196 }
197
198
199 /// Search::clear() resets search state to its initial value
200
201 void Search::clear() {
202
203   Threads.main()->wait_for_search_finished();
204
205   Time.availableNodes = 0;
206   TT.clear();
207   Threads.clear();
208   Tablebases::init(Options["SyzygyPath"]); // Free mapped files
209 }
210
211
212 /// MainThread::search() is started when the program receives the UCI 'go'
213 /// command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
214
215 void MainThread::search() {
216
217   if (Limits.perft)
218   {
219       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft);
220       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
221       return;
222   }
223
224   Color us = rootPos.side_to_move();
225   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
226   TT.new_search();
227
228   Eval::NNUE::verify();
229
230   if (rootMoves.empty())
231   {
232       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
233       sync_cout << "info depth 0 score "
234                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
235                 << sync_endl;
236   }
237   else
238   {
239       Threads.start_searching(); // start non-main threads
240       Thread::search();          // main thread start searching
241   }
242
243   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
244   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
245   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
246   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
247   // until the GUI sends one of those commands.
248
249   while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
250   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
251
252   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
253   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
254   Threads.stop = true;
255
256   // Wait until all threads have finished
257   Threads.wait_for_search_finished();
258
259   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
260   // the available ones before exiting.
261   if (Limits.npmsec)
262       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
263
264   Thread* bestThread = this;
265
266   if (   int(Options["MultiPV"]) == 1
267       && !Limits.depth
268       && !(Skill(Options["Skill Level"]).enabled() || int(Options["UCI_LimitStrength"]))
269       && rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
270       bestThread = Threads.get_best_thread();
271
272   bestPreviousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
273
274   // Send again PV info if we have a new best thread
275   if (bestThread != this)
276       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE) << sync_endl;
277
278   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
279
280   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
281       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
282
283   std::cout << sync_endl;
284 }
285
286
287 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
288 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
289 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
290
291 void Thread::search() {
292
293   // To allow access to (ss-7) up to (ss+2), the stack must be oversized.
294   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
295   // which accesses its argument at ss-6, also near the root.
296   // The latter is needed for statScores and killer initialization.
297   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
298   Move  pv[MAX_PLY+1];
299   Value bestValue, alpha, beta, delta;
300   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
301   Depth lastBestMoveDepth = 0;
302   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
303   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
304   Color us = rootPos.side_to_move();
305   int iterIdx = 0;
306
307   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
308   for (int i = 7; i > 0; i--)
309       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
310
311   ss->pv = pv;
312
313   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
314   beta = VALUE_INFINITE;
315
316   if (mainThread)
317   {
318       if (mainThread->bestPreviousScore == VALUE_INFINITE)
319           for (int i = 0; i < 4; ++i)
320               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
321       else
322           for (int i = 0; i < 4; ++i)
323               mainThread->iterValue[i] = mainThread->bestPreviousScore;
324   }
325
326   std::copy(&lowPlyHistory[2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, &lowPlyHistory[0][0]);
327   std::fill(&lowPlyHistory[MAX_LPH - 2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, 0);
328
329   size_t multiPV = size_t(Options["MultiPV"]);
330
331   // Pick integer skill levels, but non-deterministically round up or down
332   // such that the average integer skill corresponds to the input floating point one.
333   // UCI_Elo is converted to a suitable fractional skill level, using anchoring
334   // to CCRL Elo (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo
335   // for match (TC 60+0.6) results spanning a wide range of k values.
336   PRNG rng(now());
337   double floatLevel = Options["UCI_LimitStrength"] ?
338                       std::clamp(std::pow((Options["UCI_Elo"] - 1346.6) / 143.4, 1 / 0.806), 0.0, 20.0) :
339                         double(Options["Skill Level"]);
340   int intLevel = int(floatLevel) +
341                  ((floatLevel - int(floatLevel)) * 1024 > rng.rand<unsigned>() % 1024  ? 1 : 0);
342   Skill skill(intLevel);
343
344   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
345   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
346   if (skill.enabled())
347       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
348
349   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
350   ttHitAverage = TtHitAverageWindow * TtHitAverageResolution / 2;
351
352   int ct = int(Options["Contempt"]) * PawnValueEg / 100; // From centipawns
353
354   // In analysis mode, adjust contempt in accordance with user preference
355   if (Limits.infinite || Options["UCI_AnalyseMode"])
356       ct =  Options["Analysis Contempt"] == "Off"  ? 0
357           : Options["Analysis Contempt"] == "Both" ? ct
358           : Options["Analysis Contempt"] == "White" && us == BLACK ? -ct
359           : Options["Analysis Contempt"] == "Black" && us == WHITE ? -ct
360           : ct;
361
362   // Evaluation score is from the white point of view
363   contempt = (us == WHITE ?  make_score(ct, ct / 2)
364                           : -make_score(ct, ct / 2));
365
366   int searchAgainCounter = 0;
367
368   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
369   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
370          && !Threads.stop
371          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth > Limits.depth))
372   {
373       // Age out PV variability metric
374       if (mainThread)
375           totBestMoveChanges /= 2;
376
377       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
378       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
379       for (RootMove& rm : rootMoves)
380           rm.previousScore = rm.score;
381
382       size_t pvFirst = 0;
383       pvLast = 0;
384
385       if (!Threads.increaseDepth)
386          searchAgainCounter++;
387
388       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
389       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
390       {
391           if (pvIdx == pvLast)
392           {
393               pvFirst = pvLast;
394               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
395                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
396                       break;
397           }
398
399           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
400           selDepth = 0;
401
402           // Reset aspiration window starting size
403           if (rootDepth >= 4)
404           {
405               Value prev = rootMoves[pvIdx].previousScore;
406               delta = Value(17);
407               alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
408               beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
409
410               // Adjust contempt based on root move's previousScore (dynamic contempt)
411               int dct = ct + (105 - ct / 2) * prev / (abs(prev) + 149);
412
413               contempt = (us == WHITE ?  make_score(dct, dct / 2)
414                                       : -make_score(dct, dct / 2));
415           }
416
417           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
418           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
419           // high/low anymore.
420           int failedHighCnt = 0;
421           while (true)
422           {
423               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - searchAgainCounter);
424               bestValue = ::search<PV>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
425
426               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
427               // is done with a stable algorithm because all the values but the
428               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
429               // and we want to keep the same order for all the moves except the
430               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
431               // search the already searched PV lines are preserved.
432               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
433
434               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
435               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
436               // the previous iteration.
437               if (Threads.stop)
438                   break;
439
440               // When failing high/low give some update (without cluttering
441               // the UI) before a re-search.
442               if (   mainThread
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                   failedHighCnt = 0;
456                   if (mainThread)
457                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
458               }
459               else if (bestValue >= beta)
460               {
461                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
462                   ++failedHighCnt;
463               }
464               else
465                   break;
466
467               delta += delta / 4 + 5;
468
469               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
470           }
471
472           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
473           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
474
475           if (    mainThread
476               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
477               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
478       }
479
480       if (!Threads.stop)
481           completedDepth = rootDepth;
482
483       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
484          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
485          lastBestMoveDepth = rootDepth;
486       }
487
488       // Have we found a "mate in x"?
489       if (   Limits.mate
490           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
491           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
492           Threads.stop = true;
493
494       if (!mainThread)
495           continue;
496
497       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
498       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
499           skill.pick_best(multiPV);
500
501       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
502       if (    Limits.use_time_management()
503           && !Threads.stop
504           && !mainThread->stopOnPonderhit)
505       {
506           double fallingEval = (318 + 6 * (mainThread->bestPreviousScore - bestValue)
507                                     + 6 * (mainThread->iterValue[iterIdx] - bestValue)) / 825.0;
508           fallingEval = std::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
509
510           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
511           timeReduction = lastBestMoveDepth + 9 < completedDepth ? 1.92 : 0.95;
512           double reduction = (1.47 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.32 * timeReduction);
513
514           // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
515           for (Thread* th : Threads)
516           {
517               totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
518               th->bestMoveChanges = 0;
519           }
520           double bestMoveInstability = 1 + 2 * totBestMoveChanges / Threads.size();
521
522           double totalTime = rootMoves.size() == 1 ? 0 :
523                              Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability;
524
525           // Stop the search if we have exceeded the totalTime, at least 1ms search
526           if (Time.elapsed() > totalTime)
527           {
528               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
529               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
530               if (mainThread->ponder)
531                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
532               else
533                   Threads.stop = true;
534           }
535           else if (   Threads.increaseDepth
536                    && !mainThread->ponder
537                    && Time.elapsed() > totalTime * 0.58)
538                    Threads.increaseDepth = false;
539           else
540                    Threads.increaseDepth = true;
541       }
542
543       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
544       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
545   }
546
547   if (!mainThread)
548       return;
549
550   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
551
552   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
553   if (skill.enabled())
554       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
555                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
556 }
557
558
559 namespace {
560
561   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
562
563   template <NodeType NT>
564   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
565
566     constexpr bool PvNode = NT == PV;
567     const bool rootNode = PvNode && ss->ply == 0;
568
569     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
570     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
571     if (   pos.rule50_count() >= 3
572         && alpha < VALUE_DRAW
573         && !rootNode
574         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
575     {
576         alpha = value_draw(pos.this_thread());
577         if (alpha >= beta)
578             return alpha;
579     }
580
581     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
582     if (depth <= 0)
583         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
584
585     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
586     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
587     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
588     assert(!(PvNode && cutNode));
589
590     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
591     StateInfo st;
592     TTEntry* tte;
593     Key posKey;
594     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
595     Depth extension, newDepth;
596     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue, probCutBeta;
597     bool formerPv, givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
598     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning,
599          ttCapture, singularQuietLMR;
600     Piece movedPiece;
601     int moveCount, captureCount, quietCount;
602
603     // Step 1. Initialize node
604     Thread* thisThread = pos.this_thread();
605     ss->inCheck = pos.checkers();
606     priorCapture = pos.captured_piece();
607     Color us = pos.side_to_move();
608     moveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
609     bestValue = -VALUE_INFINITE;
610     maxValue = VALUE_INFINITE;
611
612     // Check for the available remaining time
613     if (thisThread == Threads.main())
614         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
615
616     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
617     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
618         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
619
620     if (!rootNode)
621     {
622         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
623         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
624             || pos.is_draw(ss->ply)
625             || ss->ply >= MAX_PLY)
626             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
627                                                         : value_draw(pos.this_thread());
628
629         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
630         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
631         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
632         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
633         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
634         // mate. In this case return a fail-high score.
635         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
636         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
637         if (alpha >= beta)
638             return alpha;
639     }
640
641     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
642
643     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
644     (ss+1)->ttPv = false;
645     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
646     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
647     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
648
649     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
650     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
651     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
652     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
653     // LMR which are based on the statScore of parent position.
654     if (!rootNode)
655         (ss+2)->statScore = 0;
656
657     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
658     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
659     // position key in case of an excluded move.
660     excludedMove = ss->excludedMove;
661     posKey = excludedMove == MOVE_NONE ? pos.key() : pos.key() ^ make_key(excludedMove);
662     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
663     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
664     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
665             : ss->ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
666     if (!excludedMove)
667         ss->ttPv = PvNode || (ss->ttHit && tte->is_pv());
668     formerPv = ss->ttPv && !PvNode;
669
670     if (   ss->ttPv
671         && depth > 12
672         && ss->ply - 1 < MAX_LPH
673         && !priorCapture
674         && is_ok((ss-1)->currentMove))
675         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply - 1][from_to((ss-1)->currentMove)] << stat_bonus(depth - 5);
676
677     // thisThread->ttHitAverage can be used to approximate the running average of ttHit
678     thisThread->ttHitAverage =   (TtHitAverageWindow - 1) * thisThread->ttHitAverage / TtHitAverageWindow
679                                 + TtHitAverageResolution * ss->ttHit;
680
681     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
682     if (  !PvNode
683         && ss->ttHit
684         && tte->depth() >= depth
685         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
686         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
687                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
688     {
689         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
690         if (ttMove)
691         {
692             if (ttValue >= beta)
693             {
694                 if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
695                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth), depth);
696
697                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply
698                 if ((ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
699                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
700             }
701             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
702             else if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
703             {
704                 int penalty = -stat_bonus(depth);
705                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
706                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
707             }
708         }
709
710         if (pos.rule50_count() < 90)
711             return ttValue;
712     }
713
714     // Step 5. Tablebases probe
715     if (!rootNode && TB::Cardinality)
716     {
717         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
718
719         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
720             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
721             &&  pos.rule50_count() == 0
722             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
723         {
724             TB::ProbeState err;
725             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
726
727             // Force check of time on the next occasion
728             if (thisThread == Threads.main())
729                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
730
731             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
732             {
733                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
734
735                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
736
737                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
738                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
739                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
740                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
741
742                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
743                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
744
745                 if (    b == BOUND_EXACT
746                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
747                 {
748                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, b,
749                               std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
750                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
751
752                     return value;
753                 }
754
755                 if (PvNode)
756                 {
757                     if (b == BOUND_LOWER)
758                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
759                     else
760                         maxValue = value;
761                 }
762             }
763         }
764     }
765
766     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
767
768     // Step 6. Static evaluation of the position
769     if (ss->inCheck)
770     {
771         // Skip early pruning when in check
772         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
773         improving = false;
774         goto moves_loop;
775     }
776     else if (ss->ttHit)
777     {
778         // Never assume anything about values stored in TT
779         ss->staticEval = eval = tte->eval();
780         if (eval == VALUE_NONE)
781             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
782
783         if (eval == VALUE_DRAW)
784             eval = value_draw(thisThread);
785
786         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
787         if (    ttValue != VALUE_NONE
788             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
789             eval = ttValue;
790     }
791     else
792     {
793         if ((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL)
794             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
795         else
796             ss->staticEval = eval = -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
797
798         tte->save(posKey, VALUE_NONE, ss->ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
799     }
800
801     // Step 7. Razoring (~1 Elo)
802     if (   !rootNode // The required rootNode PV handling is not available in qsearch
803         &&  depth == 1
804         &&  eval <= alpha - RazorMargin)
805         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
806
807     improving =  (ss-2)->staticEval == VALUE_NONE
808                ? ss->staticEval > (ss-4)->staticEval || (ss-4)->staticEval == VALUE_NONE
809                : ss->staticEval > (ss-2)->staticEval;
810
811     // Step 8. Futility pruning: child node (~50 Elo)
812     if (   !PvNode
813         &&  depth < 8
814         &&  eval - futility_margin(depth, improving) >= beta
815         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN) // Do not return unproven wins
816         return eval;
817
818     // Step 9. Null move search with verification search (~40 Elo)
819     if (   !PvNode
820         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
821         && (ss-1)->statScore < 22977
822         &&  eval >= beta
823         &&  eval >= ss->staticEval
824         &&  ss->staticEval >= beta - 30 * depth - 28 * improving + 84 * ss->ttPv + 182
825         && !excludedMove
826         &&  pos.non_pawn_material(us)
827         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
828     {
829         assert(eval - beta >= 0);
830
831         // Null move dynamic reduction based on depth and value
832         Depth R = (817 + 71 * depth) / 213 + std::min(int(eval - beta) / 192, 3);
833
834         ss->currentMove = MOVE_NULL;
835         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
836
837         pos.do_null_move(st);
838
839         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
840
841         pos.undo_null_move();
842
843         if (nullValue >= beta)
844         {
845             // Do not return unproven mate or TB scores
846             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
847                 nullValue = beta;
848
849             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 13))
850                 return nullValue;
851
852             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
853
854             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
855             // for us, until ply exceeds nmpMinPly.
856             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
857             thisThread->nmpColor = us;
858
859             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
860
861             thisThread->nmpMinPly = 0;
862
863             if (v >= beta)
864                 return nullValue;
865         }
866     }
867
868     probCutBeta = beta + 176 - 49 * improving;
869
870     // Step 10. ProbCut (~10 Elo)
871     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
872     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
873     if (   !PvNode
874         &&  depth > 4
875         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
876         // if value from transposition table is lower than probCutBeta, don't attempt probCut
877         // there and in further interactions with transposition table cutoff depth is set to depth - 3
878         // because probCut search has depth set to depth - 4 but we also do a move before it
879         // so effective depth is equal to depth - 3
880         && !(   ss->ttHit
881              && tte->depth() >= depth - 3
882              && ttValue != VALUE_NONE
883              && ttValue < probCutBeta))
884     {
885         // if ttMove is a capture and value from transposition table is good enough produce probCut
886         // cutoff without digging into actual probCut search
887         if (   ss->ttHit
888             && tte->depth() >= depth - 3
889             && ttValue != VALUE_NONE
890             && ttValue >= probCutBeta
891             && ttMove
892             && pos.capture_or_promotion(ttMove))
893             return probCutBeta;
894
895         assert(probCutBeta < VALUE_INFINITE);
896         MovePicker mp(pos, ttMove, probCutBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
897         int probCutCount = 0;
898         bool ttPv = ss->ttPv;
899         ss->ttPv = false;
900
901         while (   (move = mp.next_move()) != MOVE_NONE
902                && probCutCount < 2 + 2 * cutNode)
903             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
904             {
905                 assert(pos.capture_or_promotion(move));
906                 assert(depth >= 5);
907
908                 captureOrPromotion = true;
909                 probCutCount++;
910
911                 ss->currentMove = move;
912                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
913                                                                           [captureOrPromotion]
914                                                                           [pos.moved_piece(move)]
915                                                                           [to_sq(move)];
916
917                 pos.do_move(move, st);
918
919                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
920                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1);
921
922                 // If the qsearch held, perform the regular search
923                 if (value >= probCutBeta)
924                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1, depth - 4, !cutNode);
925
926                 pos.undo_move(move);
927
928                 if (value >= probCutBeta)
929                 {
930                     // if transposition table doesn't have equal or more deep info write probCut data into it
931                     if ( !(ss->ttHit
932                        && tte->depth() >= depth - 3
933                        && ttValue != VALUE_NONE))
934                         tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ttPv,
935                             BOUND_LOWER,
936                             depth - 3, move, ss->staticEval);
937                     return value;
938                 }
939             }
940          ss->ttPv = ttPv;
941     }
942
943     // Step 11. If the position is not in TT, decrease depth by 2
944     if (   PvNode
945         && depth >= 6
946         && !ttMove)
947         depth -= 2;
948
949 moves_loop: // When in check, search starts from here
950
951     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
952                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
953                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
954
955     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
956
957     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
958                                       &thisThread->lowPlyHistory,
959                                       &captureHistory,
960                                       contHist,
961                                       countermove,
962                                       ss->killers,
963                                       ss->ply);
964
965     value = bestValue;
966     singularQuietLMR = moveCountPruning = false;
967     ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
968
969     // Mark this node as being searched
970     ThreadHolding th(thisThread, posKey, ss->ply);
971
972     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
973     // or a beta cutoff occurs.
974     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
975     {
976       assert(is_ok(move));
977
978       if (move == excludedMove)
979           continue;
980
981       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
982       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
983       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
984       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
985       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
986                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
987           continue;
988
989       // Check for legality
990       if (!rootNode && !pos.legal(move))
991           continue;
992
993       ss->moveCount = ++moveCount;
994
995       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
996           sync_cout << "info depth " << depth
997                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
998                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
999       if (PvNode)
1000           (ss+1)->pv = nullptr;
1001
1002       extension = 0;
1003       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1004       movedPiece = pos.moved_piece(move);
1005       givesCheck = pos.gives_check(move);
1006
1007       // Calculate new depth for this move
1008       newDepth = depth - 1;
1009
1010       // Step 13. Pruning at shallow depth (~200 Elo)
1011       if (  !rootNode
1012           && pos.non_pawn_material(us)
1013           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
1014       {
1015           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold
1016           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
1017
1018           // Reduced depth of the next LMR search
1019           int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount), 0);
1020
1021           if (   !captureOrPromotion
1022               && !givesCheck)
1023           {
1024               // Countermoves based pruning (~20 Elo)
1025               if (   lmrDepth < 4 + ((ss-1)->statScore > 0 || (ss-1)->moveCount == 1)
1026                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1027                   && (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1028                   continue;
1029
1030               // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
1031               if (   lmrDepth < 7
1032                   && !ss->inCheck
1033                   && ss->staticEval + 283 + 170 * lmrDepth <= alpha
1034                   &&  (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1035                     + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1036                     + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1037                     + (*contHist[5])[movedPiece][to_sq(move)] / 2 < 27376)
1038                   continue;
1039
1040               // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
1041               if (!pos.see_ge(move, Value(-(29 - std::min(lmrDepth, 18)) * lmrDepth * lmrDepth)))
1042                   continue;
1043           }
1044           else
1045           {
1046               // Capture history based pruning when the move doesn't give check
1047               if (   !givesCheck
1048                   && lmrDepth < 1
1049                   && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] < 0)
1050                   continue;
1051
1052               // Futility pruning for captures
1053               if (   !givesCheck
1054                   && lmrDepth < 6
1055                   && !(PvNode && abs(bestValue) < 2)
1056                   && !ss->inCheck
1057                   && ss->staticEval + 169 + 244 * lmrDepth
1058                      + PieceValue[MG][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] <= alpha)
1059                   continue;
1060
1061               // See based pruning
1062               if (!pos.see_ge(move, Value(-221) * depth)) // (~25 Elo)
1063                   continue;
1064           }
1065       }
1066
1067       // Step 14. Extensions (~75 Elo)
1068
1069       // Singular extension search (~70 Elo). If all moves but one fail low on a
1070       // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1071       // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1072       // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1073       // result is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove.
1074       if (    depth >= 7
1075           &&  move == ttMove
1076           && !rootNode
1077           && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1078        /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1079           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1080           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1081           &&  tte->depth() >= depth - 3)
1082       {
1083           Value singularBeta = ttValue - ((formerPv + 4) * depth) / 2;
1084           Depth singularDepth = (depth - 1 + 3 * formerPv) / 2;
1085           ss->excludedMove = move;
1086           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1087           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1088
1089           if (value < singularBeta)
1090           {
1091               extension = 1;
1092               singularQuietLMR = !ttCapture;
1093           }
1094
1095           // Multi-cut pruning
1096           // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1097           // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1098           // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1099           // a soft bound.
1100           else if (singularBeta >= beta)
1101               return singularBeta;
1102
1103           // If the eval of ttMove is greater than beta we try also if there is another
1104           // move that pushes it over beta, if so also produce a cutoff.
1105           else if (ttValue >= beta)
1106           {
1107               ss->excludedMove = move;
1108               value = search<NonPV>(pos, ss, beta - 1, beta, (depth + 3) / 2, cutNode);
1109               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1110
1111               if (value >= beta)
1112                   return beta;
1113           }
1114       }
1115
1116       // Check extension (~2 Elo)
1117       else if (    givesCheck
1118                && (pos.is_discovery_check_on_king(~us, move) || pos.see_ge(move)))
1119           extension = 1;
1120
1121       // Last captures extension
1122       else if (   PieceValue[EG][pos.captured_piece()] > PawnValueEg
1123                && pos.non_pawn_material() <= 2 * RookValueMg)
1124           extension = 1;
1125
1126       // Late irreversible move extension
1127       if (   move == ttMove
1128           && pos.rule50_count() > 80
1129           && (captureOrPromotion || type_of(movedPiece) == PAWN))
1130           extension = 2;
1131
1132       // Add extension to new depth
1133       newDepth += extension;
1134
1135       // Speculative prefetch as early as possible
1136       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1137
1138       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1139       ss->currentMove = move;
1140       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1141                                                                 [captureOrPromotion]
1142                                                                 [movedPiece]
1143                                                                 [to_sq(move)];
1144
1145       // Step 15. Make the move
1146       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1147
1148       // Step 16. Reduced depth search (LMR, ~200 Elo). If the move fails high it will be
1149       // re-searched at full depth.
1150       if (    depth >= 3
1151           &&  moveCount > 1 + 2 * rootNode
1152           && (  !captureOrPromotion
1153               || moveCountPruning
1154               || ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] <= alpha
1155               || cutNode
1156               || thisThread->ttHitAverage < 427 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024))
1157       {
1158           Depth r = reduction(improving, depth, moveCount);
1159
1160           // Decrease reduction if the ttHit running average is large
1161           if (thisThread->ttHitAverage > 509 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024)
1162               r--;
1163
1164           // Reduction if other threads are searching this position
1165           if (th.marked())
1166               r++;
1167
1168           // Decrease reduction if position is or has been on the PV (~10 Elo)
1169           if (ss->ttPv)
1170               r -= 2;
1171
1172           if (moveCountPruning && !formerPv)
1173               r++;
1174
1175           // Decrease reduction if opponent's move count is high (~5 Elo)
1176           if ((ss-1)->moveCount > 13)
1177               r--;
1178
1179           // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~3 Elo)
1180           if (singularQuietLMR)
1181               r--;
1182
1183           if (!captureOrPromotion)
1184           {
1185               // Increase reduction if ttMove is a capture (~5 Elo)
1186               if (ttCapture)
1187                   r++;
1188
1189               // Increase reduction for cut nodes (~10 Elo)
1190               if (cutNode)
1191                   r += 2;
1192
1193               // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
1194               // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
1195               // hence break make_move(). (~2 Elo)
1196               else if (    type_of(move) == NORMAL
1197                        && !pos.see_ge(reverse_move(move)))
1198                   r -= 2 + ss->ttPv - (type_of(movedPiece) == PAWN);
1199
1200               ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1201                              + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1202                              + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1203                              + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1204                              - 5287;
1205
1206               // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score (~10 Elo)
1207               if (ss->statScore >= -106 && (ss-1)->statScore < -104)
1208                   r--;
1209
1210               else if ((ss-1)->statScore >= -119 && ss->statScore < -140)
1211                   r++;
1212
1213               // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1214               r -= ss->statScore / 14884;
1215           }
1216           else
1217           {
1218               // Increase reduction for captures/promotions if late move and at low depth
1219               if (depth < 8 && moveCount > 2)
1220                   r++;
1221
1222               // Unless giving check, this capture is likely bad
1223               if (   !givesCheck
1224                   && ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] + 213 * depth <= alpha)
1225                   r++;
1226           }
1227
1228           Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth);
1229
1230           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1231
1232           doFullDepthSearch = value > alpha && d != newDepth;
1233
1234           didLMR = true;
1235       }
1236       else
1237       {
1238           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1239
1240           didLMR = false;
1241       }
1242
1243       // Step 17. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1244       if (doFullDepthSearch)
1245       {
1246           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1247
1248           if (didLMR && !captureOrPromotion)
1249           {
1250               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1251                                         : -stat_bonus(newDepth);
1252
1253               if (move == ss->killers[0])
1254                   bonus += bonus / 4;
1255
1256               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1257           }
1258       }
1259
1260       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1261       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1262       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1263       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1264       {
1265           (ss+1)->pv = pv;
1266           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1267
1268           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false);
1269       }
1270
1271       // Step 18. Undo move
1272       pos.undo_move(move);
1273
1274       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1275
1276       // Step 19. Check for a new best move
1277       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1278       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1279       // updating best move, PV and TT.
1280       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1281           return VALUE_ZERO;
1282
1283       if (rootNode)
1284       {
1285           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1286                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1287
1288           // PV move or new best move?
1289           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1290           {
1291               rm.score = value;
1292               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1293               rm.pv.resize(1);
1294
1295               assert((ss+1)->pv);
1296
1297               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1298                   rm.pv.push_back(*m);
1299
1300               // We record how often the best move has been changed in each
1301               // iteration. This information is used for time management: when
1302               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1303               if (moveCount > 1)
1304                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1305           }
1306           else
1307               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1308               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1309               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1310               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1311       }
1312
1313       if (value > bestValue)
1314       {
1315           bestValue = value;
1316
1317           if (value > alpha)
1318           {
1319               bestMove = move;
1320
1321               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1322                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1323
1324               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1325                   alpha = value;
1326               else
1327               {
1328                   assert(value >= beta); // Fail high
1329                   ss->statScore = 0;
1330                   break;
1331               }
1332           }
1333       }
1334
1335       if (move != bestMove)
1336       {
1337           if (captureOrPromotion && captureCount < 32)
1338               capturesSearched[captureCount++] = move;
1339
1340           else if (!captureOrPromotion && quietCount < 64)
1341               quietsSearched[quietCount++] = move;
1342       }
1343     }
1344
1345     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1346     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1347     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1348     /*
1349        if (Threads.stop)
1350         return VALUE_DRAW;
1351     */
1352
1353     // Step 20. Check for mate and stalemate
1354     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1355     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1356     // return a fail low score.
1357
1358     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1359
1360     if (!moveCount)
1361         bestValue = excludedMove ? alpha
1362                    :     ss->inCheck ? mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1363
1364     else if (bestMove)
1365         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1366                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1367
1368     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1369     else if (   (depth >= 3 || PvNode)
1370              && !priorCapture)
1371         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth));
1372
1373     if (PvNode)
1374         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1375
1376     // If no good move is found and the previous position was ttPv, then the previous
1377     // opponent move is probably good and the new position is added to the search tree.
1378     if (bestValue <= alpha)
1379         ss->ttPv = ss->ttPv || ((ss-1)->ttPv && depth > 3);
1380     // Otherwise, a counter move has been found and if the position is the last leaf
1381     // in the search tree, remove the position from the search tree.
1382     else if (depth > 3)
1383         ss->ttPv = ss->ttPv && (ss+1)->ttPv;
1384
1385     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1386         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ss->ttPv,
1387                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1388                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1389                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1390
1391     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1392
1393     return bestValue;
1394   }
1395
1396
1397   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1398   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1399   template <NodeType NT>
1400   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1401
1402     constexpr bool PvNode = NT == PV;
1403
1404     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1405     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1406     assert(depth <= 0);
1407
1408     Move pv[MAX_PLY+1];
1409     StateInfo st;
1410     TTEntry* tte;
1411     Key posKey;
1412     Move ttMove, move, bestMove;
1413     Depth ttDepth;
1414     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1415     bool pvHit, givesCheck, captureOrPromotion;
1416     int moveCount;
1417
1418     if (PvNode)
1419     {
1420         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1421         (ss+1)->pv = pv;
1422         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1423     }
1424
1425     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1426     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
1427     bestMove = MOVE_NONE;
1428     ss->inCheck = pos.checkers();
1429     moveCount = 0;
1430
1431     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1432     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1433         || ss->ply >= MAX_PLY)
1434         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1435
1436     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1437
1438     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1439     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1440     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1441     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1442                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1443     // Transposition table lookup
1444     posKey = pos.key();
1445     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
1446     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1447     ttMove = ss->ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1448     pvHit = ss->ttHit && tte->is_pv();
1449
1450     if (  !PvNode
1451         && ss->ttHit
1452         && tte->depth() >= ttDepth
1453         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1454         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1455                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
1456         return ttValue;
1457
1458     // Evaluate the position statically
1459     if (ss->inCheck)
1460     {
1461         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1462         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1463     }
1464     else
1465     {
1466         if (ss->ttHit)
1467         {
1468             // Never assume anything about values stored in TT
1469             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1470                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1471
1472             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1473             if (    ttValue != VALUE_NONE
1474                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1475                 bestValue = ttValue;
1476         }
1477         else
1478             ss->staticEval = bestValue =
1479             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1480                                              : -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
1481
1482         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1483         if (bestValue >= beta)
1484         {
1485             if (!ss->ttHit)
1486                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1487                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1488
1489             return bestValue;
1490         }
1491
1492         if (PvNode && bestValue > alpha)
1493             alpha = bestValue;
1494
1495         futilityBase = bestValue + 145;
1496     }
1497
1498     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1499                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1500                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1501
1502     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1503     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1504     // queen and checking knight promotions, and other checks(only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1505     // will be generated.
1506     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1507                                       &thisThread->captureHistory,
1508                                       contHist,
1509                                       to_sq((ss-1)->currentMove));
1510
1511     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1512     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1513     {
1514       assert(is_ok(move));
1515
1516       givesCheck = pos.gives_check(move);
1517       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1518
1519       moveCount++;
1520
1521       // Futility pruning
1522       if (   !ss->inCheck
1523           && !givesCheck
1524           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1525           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1526       {
1527           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1528
1529           // moveCount pruning
1530           if (moveCount > 2)
1531               continue;
1532
1533           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1534
1535           if (futilityValue <= alpha)
1536           {
1537               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1538               continue;
1539           }
1540
1541           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1542           {
1543               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1544               continue;
1545           }
1546       }
1547
1548       // Do not search moves with negative SEE values
1549       if (   !ss->inCheck
1550           && !(givesCheck && pos.is_discovery_check_on_king(~pos.side_to_move(), move))
1551           && !pos.see_ge(move))
1552           continue;
1553
1554       // Speculative prefetch as early as possible
1555       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1556
1557       // Check for legality just before making the move
1558       if (!pos.legal(move))
1559       {
1560           moveCount--;
1561           continue;
1562       }
1563
1564       ss->currentMove = move;
1565       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1566                                                                 [captureOrPromotion]
1567                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1568                                                                 [to_sq(move)];
1569
1570       // CounterMove based pruning
1571       if (  !captureOrPromotion
1572           && moveCount
1573           && (*contHist[0])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1574           && (*contHist[1])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1575           continue;
1576
1577       // Make and search the move
1578       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1579       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1580       pos.undo_move(move);
1581
1582       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1583
1584       // Check for a new best move
1585       if (value > bestValue)
1586       {
1587           bestValue = value;
1588
1589           if (value > alpha)
1590           {
1591               bestMove = move;
1592
1593               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1594                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1595
1596               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1597                   alpha = value;
1598               else
1599                   break; // Fail high
1600           }
1601        }
1602     }
1603
1604     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1605     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1606     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1607         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1608
1609     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1610               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1611               PvNode && bestValue > oldAlpha  ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1612               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1613
1614     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1615
1616     return bestValue;
1617   }
1618
1619
1620   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1621   // "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1622   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1623
1624   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1625
1626     assert(v != VALUE_NONE);
1627
1628     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1629           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1630   }
1631
1632
1633   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1634   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1635   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root". However,
1636   // for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1637   // and the graph history interaction, we return an optimal TB score instead.
1638
1639   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1640
1641     if (v == VALUE_NONE)
1642         return VALUE_NONE;
1643
1644     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1645     {
1646         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1647             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1648
1649         return v - ply;
1650     }
1651
1652     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1653     {
1654         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1655             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1656
1657         return v + ply;
1658     }
1659
1660     return v;
1661   }
1662
1663
1664   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1665
1666   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1667
1668     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1669         *pv++ = *childPv++;
1670     *pv = MOVE_NONE;
1671   }
1672
1673
1674   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1675
1676   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1677                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1678
1679     int bonus1, bonus2;
1680     Color us = pos.side_to_move();
1681     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1682     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1683     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1684     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1685
1686     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1687     bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1               // larger bonus
1688                                             : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
1689
1690     if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1691     {
1692         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2, depth);
1693
1694         // Decrease all the non-best quiet moves
1695         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1696         {
1697             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1698             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1699         }
1700     }
1701     else
1702         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1703
1704     // Extra penalty for a quiet early move that was not a TT move or main killer move in previous ply when it gets refuted
1705     if (   ((ss-1)->moveCount == 1 + (ss-1)->ttHit || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1706         && !pos.captured_piece())
1707             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1708
1709     // Decrease all the non-best capture moves
1710     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1711     {
1712         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1713         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1714         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1715     }
1716   }
1717
1718
1719   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1720   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1721
1722   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1723
1724     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1725     {
1726         if (ss->inCheck && i > 2)
1727             break;
1728         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1729             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1730     }
1731   }
1732
1733
1734   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1735
1736   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth) {
1737
1738     if (ss->killers[0] != move)
1739     {
1740         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1741         ss->killers[0] = move;
1742     }
1743
1744     Color us = pos.side_to_move();
1745     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1746     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1747     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1748
1749     if (type_of(pos.moved_piece(move)) != PAWN)
1750         thisThread->mainHistory[us][from_to(reverse_move(move))] << -bonus;
1751
1752     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1753     {
1754         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1755         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1756     }
1757
1758     if (depth > 11 && ss->ply < MAX_LPH)
1759         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply][from_to(move)] << stat_bonus(depth - 7);
1760   }
1761
1762   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1763   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1764
1765   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1766
1767     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1768     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1769
1770     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1771     Value topScore = rootMoves[0].score;
1772     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1773     int weakness = 120 - 2 * level;
1774     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1775
1776     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1777     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1778     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1779     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1780     {
1781         // This is our magic formula
1782         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1783                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1784
1785         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1786         {
1787             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1788             best = rootMoves[i].pv[0];
1789         }
1790     }
1791
1792     return best;
1793   }
1794
1795 } // namespace
1796
1797
1798 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1799 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1800
1801 void MainThread::check_time() {
1802
1803   if (--callsCnt > 0)
1804       return;
1805
1806   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1807   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1808
1809   static TimePoint lastInfoTime = now();
1810
1811   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1812   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1813
1814   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1815   {
1816       lastInfoTime = tick;
1817       dbg_print();
1818   }
1819
1820   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1821   if (ponder)
1822       return;
1823
1824   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1825       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1826       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1827       Threads.stop = true;
1828 }
1829
1830
1831 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1832 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1833
1834 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1835
1836   std::stringstream ss;
1837   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1838   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1839   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1840   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1841   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1842   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1843
1844   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1845   {
1846       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1847
1848       if (depth == 1 && !updated && i > 0)
1849           continue;
1850
1851       Depth d = updated ? depth : std::max(1, depth - 1);
1852       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1853
1854       if (v == -VALUE_INFINITE)
1855           v = VALUE_ZERO;
1856
1857       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1858       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1859
1860       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1861           ss << "\n";
1862
1863       ss << "info"
1864          << " depth "    << d
1865          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1866          << " multipv "  << i + 1
1867          << " score "    << UCI::value(v);
1868
1869       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1870           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1871
1872       if (!tb && i == pvIdx)
1873           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1874
1875       ss << " nodes "    << nodesSearched
1876          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1877
1878       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1879           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1880
1881       ss << " tbhits "   << tbHits
1882          << " time "     << elapsed
1883          << " pv";
1884
1885       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1886           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1887   }
1888
1889   return ss.str();
1890 }
1891
1892
1893 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1894 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1895 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1896 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1897
1898 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1899
1900     StateInfo st;
1901     bool ttHit;
1902
1903     assert(pv.size() == 1);
1904
1905     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1906         return false;
1907
1908     pos.do_move(pv[0], st);
1909     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1910
1911     if (ttHit)
1912     {
1913         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1914         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1915             pv.push_back(m);
1916     }
1917
1918     pos.undo_move(pv[0]);
1919     return pv.size() > 1;
1920 }
1921
1922 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1923
1924     RootInTB = false;
1925     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1926     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1927     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1928     bool dtz_available = true;
1929
1930     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1931     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1932     if (Cardinality > MaxCardinality)
1933     {
1934         Cardinality = MaxCardinality;
1935         ProbeDepth = 0;
1936     }
1937
1938     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1939     {
1940         // Rank moves using DTZ tables
1941         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1942
1943         if (!RootInTB)
1944         {
1945             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1946             dtz_available = false;
1947             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1948         }
1949     }
1950
1951     if (RootInTB)
1952     {
1953         // Sort moves according to TB rank
1954         std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
1955                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
1956
1957         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
1958         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
1959             Cardinality = 0;
1960     }
1961     else
1962     {
1963         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
1964         for (auto& m : rootMoves)
1965             m.tbRank = 0;
1966     }
1967 }