4747beb2e94b503f3df11d55fee058dae989757b
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5   Copyright (C) 2015-2020 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
6
7   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
8   it under the terms of the GNU General Public License as published by
9   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
10   (at your option) any later version.
11
12   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
13   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15   GNU General Public License for more details.
16
17   You should have received a copy of the GNU General Public License
18   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19 */
20
21 #include <algorithm>
22 #include <cassert>
23 #include <cmath>
24 #include <cstring>   // For std::memset
25 #include <iostream>
26 #include <sstream>
27
28 #include "evaluate.h"
29 #include "misc.h"
30 #include "movegen.h"
31 #include "movepick.h"
32 #include "position.h"
33 #include "search.h"
34 #include "thread.h"
35 #include "timeman.h"
36 #include "tt.h"
37 #include "uci.h"
38 #include "syzygy/tbprobe.h"
39
40 namespace Search {
41
42   LimitsType Limits;
43 }
44
45 namespace Tablebases {
46
47   int Cardinality;
48   bool RootInTB;
49   bool UseRule50;
50   Depth ProbeDepth;
51 }
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 };
63
64   constexpr uint64_t TtHitAverageWindow     = 4096;
65   constexpr uint64_t TtHitAverageResolution = 1024;
66
67   // Razor and futility margins
68   constexpr int RazorMargin = 531;
69   Value futility_margin(Depth d, bool improving) {
70     return Value(217 * (d - improving));
71   }
72
73   // Reductions lookup table, initialized at startup
74   int Reductions[MAX_MOVES]; // [depth or moveNumber]
75
76   Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
77     int r = Reductions[d] * Reductions[mn];
78     return (r + 511) / 1024 + (!i && r > 1007);
79   }
80
81   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
82     return (4 + depth * depth) / (2 - improving);
83   }
84
85   // History and stats update bonus, based on depth
86   int stat_bonus(Depth d) {
87     return d > 15 ? -8 : 19 * d * d + 155 * d - 132;
88   }
89
90   // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3fold-blindness
91   Value value_draw(Thread* thisThread) {
92     return VALUE_DRAW + Value(2 * (thisThread->nodes & 1) - 1);
93   }
94
95   // Skill structure is used to implement strength limit
96   struct Skill {
97     explicit Skill(int l) : level(l) {}
98     bool enabled() const { return level < 20; }
99     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + level; }
100     Move pick_best(size_t multiPV);
101
102     int level;
103     Move best = MOVE_NONE;
104   };
105
106   // Breadcrumbs are used to mark nodes as being searched by a given thread
107   struct Breadcrumb {
108     std::atomic<Thread*> thread;
109     std::atomic<Key> key;
110   };
111   std::array<Breadcrumb, 1024> breadcrumbs;
112
113   // ThreadHolding structure keeps track of which thread left breadcrumbs at the given
114   // node for potential reductions. A free node will be marked upon entering the moves
115   // loop by the constructor, and unmarked upon leaving that loop by the destructor.
116   struct ThreadHolding {
117     explicit ThreadHolding(Thread* thisThread, Key posKey, int ply) {
118        location = ply < 8 ? &breadcrumbs[posKey & (breadcrumbs.size() - 1)] : nullptr;
119        otherThread = false;
120        owning = false;
121        if (location)
122        {
123           // See if another already marked this location, if not, mark it ourselves
124           Thread* tmp = (*location).thread.load(std::memory_order_relaxed);
125           if (tmp == nullptr)
126           {
127               (*location).thread.store(thisThread, std::memory_order_relaxed);
128               (*location).key.store(posKey, std::memory_order_relaxed);
129               owning = true;
130           }
131           else if (   tmp != thisThread
132                    && (*location).key.load(std::memory_order_relaxed) == posKey)
133               otherThread = true;
134        }
135     }
136
137     ~ThreadHolding() {
138        if (owning) // Free the marked location
139            (*location).thread.store(nullptr, std::memory_order_relaxed);
140     }
141
142     bool marked() { return otherThread; }
143
144     private:
145     Breadcrumb* location;
146     bool otherThread, owning;
147   };
148
149   template <NodeType NT>
150   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
151
152   template <NodeType NT>
153   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
154
155   Value value_to_tt(Value v, int ply);
156   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c);
157   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
158   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
159   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth);
160   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
161                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth);
162
163   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
164   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
165   template<bool Root>
166   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
167
168     StateInfo st;
169     uint64_t cnt, nodes = 0;
170     const bool leaf = (depth == 2);
171
172     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
173     {
174         if (Root && depth <= 1)
175             cnt = 1, nodes++;
176         else
177         {
178             pos.do_move(m, st);
179             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - 1);
180             nodes += cnt;
181             pos.undo_move(m);
182         }
183         if (Root)
184             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
185     }
186     return nodes;
187   }
188
189 } // namespace
190
191
192 /// Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
193
194 void Search::init() {
195
196   for (int i = 1; i < MAX_MOVES; ++i)
197       Reductions[i] = int((24.8 + std::log(Threads.size())) * std::log(i));
198 }
199
200
201 /// Search::clear() resets search state to its initial value
202
203 void Search::clear() {
204
205   Threads.main()->wait_for_search_finished();
206
207   Time.availableNodes = 0;
208   TT.clear();
209   Threads.clear();
210   Tablebases::init(Options["SyzygyPath"]); // Free mapped files
211 }
212
213
214 /// MainThread::search() is started when the program receives the UCI 'go'
215 /// command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
216
217 void MainThread::search() {
218
219   if (Limits.perft)
220   {
221       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft);
222       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
223       return;
224   }
225
226   Color us = rootPos.side_to_move();
227   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
228   TT.new_search();
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       for (Thread* th : Threads)
240       {
241           th->bestMoveChanges = 0;
242           if (th != this)
243               th->start_searching();
244       }
245
246       Thread::search(); // Let's start searching!
247   }
248
249   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
250   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
251   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
252   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
253   // until the GUI sends one of those commands.
254
255   while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
256   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
257
258   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
259   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
260   Threads.stop = true;
261
262   // Wait until all threads have finished
263   for (Thread* th : Threads)
264       if (th != this)
265           th->wait_for_search_finished();
266
267   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
268   // the available ones before exiting.
269   if (Limits.npmsec)
270       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
271
272   Thread* bestThread = this;
273
274   // Check if there are threads with a better score than main thread
275   if (    int(Options["MultiPV"]) == 1
276       && !Limits.depth
277       && !(Skill(Options["Skill Level"]).enabled() || int(Options["UCI_LimitStrength"]))
278       &&  rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
279   {
280       std::map<Move, int64_t> votes;
281       Value minScore = this->rootMoves[0].score;
282
283       // Find minimum score
284       for (Thread* th: Threads)
285           minScore = std::min(minScore, th->rootMoves[0].score);
286
287       // Vote according to score and depth, and select the best thread
288       for (Thread* th : Threads)
289       {
290           votes[th->rootMoves[0].pv[0]] +=
291               (th->rootMoves[0].score - minScore + 14) * int(th->completedDepth);
292
293           if (abs(bestThread->rootMoves[0].score) >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
294           {
295               // Make sure we pick the shortest mate / TB conversion or stave off mate the longest
296               if (th->rootMoves[0].score > bestThread->rootMoves[0].score)
297                   bestThread = th;
298           }
299           else if (   th->rootMoves[0].score >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
300                    || (   th->rootMoves[0].score > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
301                        && votes[th->rootMoves[0].pv[0]] > votes[bestThread->rootMoves[0].pv[0]]))
302               bestThread = th;
303       }
304   }
305
306   bestPreviousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
307
308   // Send again PV info if we have a new best thread
309   if (bestThread != this)
310       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE) << sync_endl;
311
312   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
313
314   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
315       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
316
317   std::cout << sync_endl;
318 }
319
320
321 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
322 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
323 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
324
325 void Thread::search() {
326
327   // To allow access to (ss-7) up to (ss+2), the stack must be oversized.
328   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
329   // which accesses its argument at ss-6, also near the root.
330   // The latter is needed for statScores and killer initialization.
331   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
332   Move  pv[MAX_PLY+1];
333   Value bestValue, alpha, beta, delta;
334   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
335   Depth lastBestMoveDepth = 0;
336   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
337   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
338   Color us = rootPos.side_to_move();
339   int iterIdx = 0;
340
341   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
342   for (int i = 7; i > 0; i--)
343       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
344
345   ss->pv = pv;
346
347   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
348   beta = VALUE_INFINITE;
349
350   if (mainThread)
351   {
352       if (mainThread->bestPreviousScore == VALUE_INFINITE)
353           for (int i = 0; i < 4; ++i)
354               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
355       else
356           for (int i = 0; i < 4; ++i)
357               mainThread->iterValue[i] = mainThread->bestPreviousScore;
358   }
359
360   std::copy(&lowPlyHistory[2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, &lowPlyHistory[0][0]);
361   std::fill(&lowPlyHistory[MAX_LPH - 2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, 0);
362
363   size_t multiPV = size_t(Options["MultiPV"]);
364
365   // Pick integer skill levels, but non-deterministically round up or down
366   // such that the average integer skill corresponds to the input floating point one.
367   // UCI_Elo is converted to a suitable fractional skill level, using anchoring
368   // to CCRL Elo (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo
369   // for match (TC 60+0.6) results spanning a wide range of k values.
370   PRNG rng(now());
371   double floatLevel = Options["UCI_LimitStrength"] ?
372                       Utility::clamp(std::pow((Options["UCI_Elo"] - 1346.6) / 143.4, 1 / 0.806), 0.0, 20.0) :
373                         double(Options["Skill Level"]);
374   int intLevel = int(floatLevel) +
375                  ((floatLevel - int(floatLevel)) * 1024 > rng.rand<unsigned>() % 1024  ? 1 : 0);
376   Skill skill(intLevel);
377
378   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
379   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
380   if (skill.enabled())
381       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
382
383   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
384   ttHitAverage = TtHitAverageWindow * TtHitAverageResolution / 2;
385
386   int ct = int(Options["Contempt"]) * PawnValueEg / 100; // From centipawns
387
388   // In analysis mode, adjust contempt in accordance with user preference
389   if (Limits.infinite || Options["UCI_AnalyseMode"])
390       ct =  Options["Analysis Contempt"] == "Off"  ? 0
391           : Options["Analysis Contempt"] == "Both" ? ct
392           : Options["Analysis Contempt"] == "White" && us == BLACK ? -ct
393           : Options["Analysis Contempt"] == "Black" && us == WHITE ? -ct
394           : ct;
395
396   // Evaluation score is from the white point of view
397   contempt = (us == WHITE ?  make_score(ct, ct / 2)
398                           : -make_score(ct, ct / 2));
399
400   int searchAgainCounter = 0;
401
402   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
403   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
404          && !Threads.stop
405          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth > Limits.depth))
406   {
407       // Age out PV variability metric
408       if (mainThread)
409           totBestMoveChanges /= 2;
410
411       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
412       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
413       for (RootMove& rm : rootMoves)
414           rm.previousScore = rm.score;
415
416       size_t pvFirst = 0;
417       pvLast = 0;
418
419       if (!Threads.increaseDepth)
420          searchAgainCounter++;
421
422       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
423       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
424       {
425           if (pvIdx == pvLast)
426           {
427               pvFirst = pvLast;
428               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
429                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
430                       break;
431           }
432
433           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
434           selDepth = 0;
435
436           // Reset aspiration window starting size
437           if (rootDepth >= 4)
438           {
439               Value prev = rootMoves[pvIdx].previousScore;
440               delta = Value(21);
441               alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
442               beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
443
444               // Adjust contempt based on root move's previousScore (dynamic contempt)
445               int dct = ct + (102 - ct / 2) * prev / (abs(prev) + 157);
446
447               contempt = (us == WHITE ?  make_score(dct, dct / 2)
448                                       : -make_score(dct, dct / 2));
449           }
450
451           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
452           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
453           // high/low anymore.
454           int failedHighCnt = 0;
455           while (true)
456           {
457               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - searchAgainCounter);
458               bestValue = ::search<PV>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
459
460               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
461               // is done with a stable algorithm because all the values but the
462               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
463               // and we want to keep the same order for all the moves except the
464               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
465               // search the already searched PV lines are preserved.
466               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
467
468               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
469               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
470               // the previous iteration.
471               if (Threads.stop)
472                   break;
473
474               // When failing high/low give some update (without cluttering
475               // the UI) before a re-search.
476               if (   mainThread
477                   && multiPV == 1
478                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
479                   && Time.elapsed() > 3000)
480                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
481
482               // In case of failing low/high increase aspiration window and
483               // re-search, otherwise exit the loop.
484               if (bestValue <= alpha)
485               {
486                   beta = (alpha + beta) / 2;
487                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
488
489                   failedHighCnt = 0;
490                   if (mainThread)
491                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
492               }
493               else if (bestValue >= beta)
494               {
495                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
496                   ++failedHighCnt;
497               }
498               else
499               {
500                   ++rootMoves[pvIdx].bestMoveCount;
501                   break;
502               }
503
504               delta += delta / 4 + 5;
505
506               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
507           }
508
509           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
510           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
511
512           if (    mainThread
513               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
514               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
515       }
516
517       if (!Threads.stop)
518           completedDepth = rootDepth;
519
520       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
521          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
522          lastBestMoveDepth = rootDepth;
523       }
524
525       // Have we found a "mate in x"?
526       if (   Limits.mate
527           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
528           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
529           Threads.stop = true;
530
531       if (!mainThread)
532           continue;
533
534       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
535       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
536           skill.pick_best(multiPV);
537
538       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
539       if (    Limits.use_time_management()
540           && !Threads.stop
541           && !mainThread->stopOnPonderhit)
542       {
543           double fallingEval = (332 + 6 * (mainThread->bestPreviousScore - bestValue)
544                                     + 6 * (mainThread->iterValue[iterIdx] - bestValue)) / 704.0;
545           fallingEval = Utility::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
546
547           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
548           timeReduction = lastBestMoveDepth + 9 < completedDepth ? 1.94 : 0.91;
549           double reduction = (1.41 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.27 * timeReduction);
550
551           // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
552           for (Thread* th : Threads)
553           {
554               totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
555               th->bestMoveChanges = 0;
556           }
557           double bestMoveInstability = 1 + totBestMoveChanges / Threads.size();
558
559           // Stop the search if we have only one legal move, or if available time elapsed
560           if (   rootMoves.size() == 1
561               || Time.elapsed() > Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability)
562           {
563               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
564               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
565               if (mainThread->ponder)
566                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
567               else
568                   Threads.stop = true;
569           }
570           else if (   Threads.increaseDepth
571                    && !mainThread->ponder
572                    && Time.elapsed() > Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability * 0.6)
573                    Threads.increaseDepth = false;
574           else
575                    Threads.increaseDepth = true;
576       }
577
578       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
579       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
580   }
581
582   if (!mainThread)
583       return;
584
585   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
586
587   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
588   if (skill.enabled())
589       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
590                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
591 }
592
593
594 namespace {
595
596   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
597
598   template <NodeType NT>
599   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
600
601     constexpr bool PvNode = NT == PV;
602     const bool rootNode = PvNode && ss->ply == 0;
603
604     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
605     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
606     if (   pos.rule50_count() >= 3
607         && alpha < VALUE_DRAW
608         && !rootNode
609         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
610     {
611         alpha = value_draw(pos.this_thread());
612         if (alpha >= beta)
613             return alpha;
614     }
615
616     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
617     if (depth <= 0)
618         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
619
620     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
621     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
622     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
623     assert(!(PvNode && cutNode));
624
625     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
626     StateInfo st;
627     TTEntry* tte;
628     Key posKey;
629     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
630     Depth extension, newDepth;
631     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue;
632     bool ttHit, ttPv, formerPv, givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
633     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning, ttCapture, singularLMR;
634     Piece movedPiece;
635     int moveCount, captureCount, quietCount;
636
637     // Step 1. Initialize node
638     Thread* thisThread = pos.this_thread();
639     ss->inCheck = pos.checkers();
640     priorCapture = pos.captured_piece();
641     Color us = pos.side_to_move();
642     moveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
643     bestValue = -VALUE_INFINITE;
644     maxValue = VALUE_INFINITE;
645
646     // Check for the available remaining time
647     if (thisThread == Threads.main())
648         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
649
650     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
651     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
652         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
653
654     if (!rootNode)
655     {
656         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
657         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
658             || pos.is_draw(ss->ply)
659             || ss->ply >= MAX_PLY)
660             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
661                                                     : value_draw(pos.this_thread());
662
663         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
664         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
665         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
666         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
667         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
668         // mate. In this case return a fail-high score.
669         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
670         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
671         if (alpha >= beta)
672             return alpha;
673     }
674
675     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
676
677     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
678     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
679     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
680     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
681
682     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
683     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
684     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
685     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
686     // LMR which are based on the statScore of parent position.
687     if (rootNode)
688         (ss+4)->statScore = 0;
689     else
690         (ss+2)->statScore = 0;
691
692     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
693     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
694     // position key in case of an excluded move.
695     excludedMove = ss->excludedMove;
696     posKey = pos.key() ^ Key(excludedMove << 16); // Isn't a very good hash
697     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
698     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
699     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
700             : ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
701     ttPv = PvNode || (ttHit && tte->is_pv());
702     formerPv = ttPv && !PvNode;
703
704     if (ttPv && depth > 12 && ss->ply - 1 < MAX_LPH && !pos.captured_piece() && is_ok((ss-1)->currentMove))
705         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply - 1][from_to((ss-1)->currentMove)] << stat_bonus(depth - 5);
706
707     // thisThread->ttHitAverage can be used to approximate the running average of ttHit
708     thisThread->ttHitAverage =   (TtHitAverageWindow - 1) * thisThread->ttHitAverage / TtHitAverageWindow
709                                 + TtHitAverageResolution * ttHit;
710
711     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
712     if (  !PvNode
713         && ttHit
714         && tte->depth() >= depth
715         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
716         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
717                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
718     {
719         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
720         if (ttMove)
721         {
722             if (ttValue >= beta)
723             {
724                 if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
725                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth), depth);
726
727                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply
728                 if ((ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
729                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
730             }
731             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
732             else if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
733             {
734                 int penalty = -stat_bonus(depth);
735                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
736                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
737             }
738         }
739
740         if (pos.rule50_count() < 90)
741             return ttValue;
742     }
743
744     // Step 5. Tablebases probe
745     if (!rootNode && TB::Cardinality)
746     {
747         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
748
749         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
750             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
751             &&  pos.rule50_count() == 0
752             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
753         {
754             TB::ProbeState err;
755             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
756
757             // Force check of time on the next occasion
758             if (thisThread == Threads.main())
759                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
760
761             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
762             {
763                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
764
765                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
766
767                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
768                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
769                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
770                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
771
772                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
773                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
774
775                 if (    b == BOUND_EXACT
776                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
777                 {
778                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ttPv, b,
779                               std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
780                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
781
782                     return value;
783                 }
784
785                 if (PvNode)
786                 {
787                     if (b == BOUND_LOWER)
788                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
789                     else
790                         maxValue = value;
791                 }
792             }
793         }
794     }
795
796     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
797
798     // Step 6. Static evaluation of the position
799     if (ss->inCheck)
800     {
801         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
802         improving = false;
803         goto moves_loop;  // Skip early pruning when in check
804     }
805     else if (ttHit)
806     {
807         // Never assume anything about values stored in TT
808         ss->staticEval = eval = tte->eval();
809         if (eval == VALUE_NONE)
810             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
811
812         if (eval == VALUE_DRAW)
813             eval = value_draw(thisThread);
814
815         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
816         if (    ttValue != VALUE_NONE
817             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
818             eval = ttValue;
819     }
820     else
821     {
822         if ((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL)
823         {
824             int bonus = -(ss-1)->statScore / 512;
825
826             ss->staticEval = eval = evaluate(pos) + bonus;
827         }
828         else
829             ss->staticEval = eval = -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
830
831         tte->save(posKey, VALUE_NONE, ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
832     }
833
834     // Step 7. Razoring (~1 Elo)
835     if (   !rootNode // The required rootNode PV handling is not available in qsearch
836         &&  depth == 1
837         &&  eval <= alpha - RazorMargin)
838         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
839
840     improving =  (ss-2)->staticEval == VALUE_NONE ? (ss->staticEval > (ss-4)->staticEval
841               || (ss-4)->staticEval == VALUE_NONE) : ss->staticEval > (ss-2)->staticEval;
842
843     // Step 8. Futility pruning: child node (~50 Elo)
844     if (   !PvNode
845         &&  depth < 6
846         &&  eval - futility_margin(depth, improving) >= beta
847         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN) // Do not return unproven wins
848         return eval;
849
850     // Step 9. Null move search with verification search (~40 Elo)
851     if (   !PvNode
852         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
853         && (ss-1)->statScore < 23397
854         &&  eval >= beta
855         &&  eval >= ss->staticEval
856         &&  ss->staticEval >= beta - 32 * depth - 30 * improving + 120 * ttPv + 292
857         && !excludedMove
858         &&  pos.non_pawn_material(us)
859         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
860     {
861         assert(eval - beta >= 0);
862
863         // Null move dynamic reduction based on depth and value
864         Depth R = (854 + 68 * depth) / 258 + std::min(int(eval - beta) / 192, 3);
865
866         ss->currentMove = MOVE_NULL;
867         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
868
869         pos.do_null_move(st);
870
871         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
872
873         pos.undo_null_move();
874
875         if (nullValue >= beta)
876         {
877             // Do not return unproven mate or TB scores
878             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
879                 nullValue = beta;
880
881             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 13))
882                 return nullValue;
883
884             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
885
886             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
887             // for us, until ply exceeds nmpMinPly.
888             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
889             thisThread->nmpColor = us;
890
891             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
892
893             thisThread->nmpMinPly = 0;
894
895             if (v >= beta)
896                 return nullValue;
897         }
898     }
899
900     // Step 10. ProbCut (~10 Elo)
901     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
902     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
903     if (   !PvNode
904         &&  depth >= 5
905         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
906     {
907         Value raisedBeta = beta + 189 - 45 * improving;
908         assert(raisedBeta < VALUE_INFINITE);
909         MovePicker mp(pos, ttMove, raisedBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
910         int probCutCount = 0;
911
912         while (   (move = mp.next_move()) != MOVE_NONE
913                && probCutCount < 2 + 2 * cutNode
914                && !(   move == ttMove
915                     && tte->depth() >= depth - 4
916                     && ttValue < raisedBeta))
917             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
918             {
919                 assert(pos.capture_or_promotion(move));
920                 assert(depth >= 5);
921
922                 captureOrPromotion = true;
923                 probCutCount++;
924
925                 ss->currentMove = move;
926                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
927                                                                           [captureOrPromotion]
928                                                                           [pos.moved_piece(move)]
929                                                                           [to_sq(move)];
930
931                 pos.do_move(move, st);
932
933                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
934                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -raisedBeta, -raisedBeta+1);
935
936                 // If the qsearch held, perform the regular search
937                 if (value >= raisedBeta)
938                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -raisedBeta, -raisedBeta+1, depth - 4, !cutNode);
939
940                 pos.undo_move(move);
941
942                 if (value >= raisedBeta)
943                     return value;
944             }
945     }
946
947     // Step 11. Internal iterative deepening (~1 Elo)
948     if (depth >= 7 && !ttMove)
949     {
950         search<NT>(pos, ss, alpha, beta, depth - 7, cutNode);
951
952         tte = TT.probe(posKey, ttHit);
953         ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
954         ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
955     }
956
957 moves_loop: // When in check, search starts from here
958
959     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
960                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
961                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
962
963     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
964
965     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
966                                       &thisThread->lowPlyHistory,
967                                       &captureHistory,
968                                       contHist,
969                                       countermove,
970                                       ss->killers,
971                                       depth > 12 ? ss->ply : MAX_PLY);
972
973     value = bestValue;
974     singularLMR = moveCountPruning = false;
975     ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
976
977     // Mark this node as being searched
978     ThreadHolding th(thisThread, posKey, ss->ply);
979
980     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
981     // or a beta cutoff occurs.
982     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
983     {
984       assert(is_ok(move));
985
986       if (move == excludedMove)
987           continue;
988
989       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
990       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
991       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
992       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
993       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
994                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
995           continue;
996
997       ss->moveCount = ++moveCount;
998
999       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
1000           sync_cout << "info depth " << depth
1001                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
1002                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
1003       if (PvNode)
1004           (ss+1)->pv = nullptr;
1005
1006       extension = 0;
1007       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1008       movedPiece = pos.moved_piece(move);
1009       givesCheck = pos.gives_check(move);
1010
1011       // Calculate new depth for this move
1012       newDepth = depth - 1;
1013
1014       // Step 13. Pruning at shallow depth (~200 Elo)
1015       if (  !rootNode
1016           && pos.non_pawn_material(us)
1017           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
1018       {
1019           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold
1020           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
1021
1022           // Reduced depth of the next LMR search
1023           int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount), 0);
1024
1025           if (   !captureOrPromotion
1026               && !givesCheck)
1027           {
1028               // Countermoves based pruning (~20 Elo)
1029               if (   lmrDepth < 4 + ((ss-1)->statScore > 0 || (ss-1)->moveCount == 1)
1030                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1031                   && (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1032                   continue;
1033
1034               // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
1035               if (   lmrDepth < 6
1036                   && !ss->inCheck
1037                   && ss->staticEval + 235 + 172 * lmrDepth <= alpha
1038                   &&  (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1039                     + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1040                     + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)] < 27400)
1041                   continue;
1042
1043               // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
1044               if (!pos.see_ge(move, Value(-(32 - std::min(lmrDepth, 18)) * lmrDepth * lmrDepth)))
1045                   continue;
1046           }
1047           else
1048           {
1049               // Capture history based pruning when the move doesn't give check
1050               if (   !givesCheck
1051                   && lmrDepth < 1
1052                   && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] < 0)
1053                   continue;
1054
1055               // Futility pruning for captures
1056               if (   !givesCheck
1057                   && lmrDepth < 6
1058                   && !(PvNode && abs(bestValue) < 2)
1059                   && !ss->inCheck
1060                   && ss->staticEval + 270 + 384 * lmrDepth + PieceValue[MG][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] <= alpha)
1061                   continue;
1062
1063               // See based pruning
1064               if (!pos.see_ge(move, Value(-194) * depth)) // (~25 Elo)
1065                   continue;
1066           }
1067       }
1068
1069       // Step 14. Extensions (~75 Elo)
1070
1071       // Singular extension search (~70 Elo). If all moves but one fail low on a
1072       // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1073       // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1074       // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1075       // result is lower than ttValue minus a margin then we will extend the ttMove.
1076       if (    depth >= 6
1077           &&  move == ttMove
1078           && !rootNode
1079           && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1080        /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1081           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1082           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1083           &&  tte->depth() >= depth - 3
1084           &&  pos.legal(move))
1085       {
1086           Value singularBeta = ttValue - ((formerPv + 4) * depth) / 2;
1087           Depth singularDepth = (depth - 1 + 3 * formerPv) / 2;
1088           ss->excludedMove = move;
1089           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1090           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1091
1092           if (value < singularBeta)
1093           {
1094               extension = 1;
1095               singularLMR = true;
1096           }
1097
1098           // Multi-cut pruning
1099           // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1100           // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1101           // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1102           // a soft bound.
1103           else if (singularBeta >= beta)
1104               return singularBeta;
1105
1106           // If the eval of ttMove is greater than beta we try also if there is an other move that
1107           // pushes it over beta, if so also produce a cutoff
1108           else if (ttValue >= beta)
1109           {
1110               ss->excludedMove = move;
1111               value = search<NonPV>(pos, ss, beta - 1, beta, (depth + 3) / 2, cutNode);
1112               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1113
1114               if (value >= beta)
1115                   return beta;
1116           }
1117       }
1118
1119       // Check extension (~2 Elo)
1120       else if (    givesCheck
1121                && (pos.is_discovery_check_on_king(~us, move) || pos.see_ge(move)))
1122           extension = 1;
1123
1124       // Passed pawn extension
1125       else if (   move == ss->killers[0]
1126                && pos.advanced_pawn_push(move)
1127                && pos.pawn_passed(us, to_sq(move)))
1128           extension = 1;
1129
1130       // Last captures extension
1131       else if (   PieceValue[EG][pos.captured_piece()] > PawnValueEg
1132                && pos.non_pawn_material() <= 2 * RookValueMg)
1133           extension = 1;
1134
1135       // Castling extension
1136       if (type_of(move) == CASTLING)
1137           extension = 1;
1138
1139       // Late irreversible move extension
1140       if (   move == ttMove
1141           && pos.rule50_count() > 80
1142           && (captureOrPromotion || type_of(movedPiece) == PAWN))
1143           extension = 2;
1144
1145       // Add extension to new depth
1146       newDepth += extension;
1147
1148       // Speculative prefetch as early as possible
1149       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1150
1151       // Check for legality just before making the move
1152       if (!rootNode && !pos.legal(move))
1153       {
1154           ss->moveCount = --moveCount;
1155           continue;
1156       }
1157
1158       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1159       ss->currentMove = move;
1160       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1161                                                                 [captureOrPromotion]
1162                                                                 [movedPiece]
1163                                                                 [to_sq(move)];
1164
1165       // Step 15. Make the move
1166       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1167
1168       // Step 16. Reduced depth search (LMR, ~200 Elo). If the move fails high it will be
1169       // re-searched at full depth.
1170       if (    depth >= 3
1171           &&  moveCount > 1 + 2 * rootNode
1172           && (!rootNode || thisThread->best_move_count(move) == 0)
1173           && (  !captureOrPromotion
1174               || moveCountPruning
1175               || ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] <= alpha
1176               || cutNode
1177               || thisThread->ttHitAverage < 375 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024))
1178       {
1179           Depth r = reduction(improving, depth, moveCount);
1180
1181           // Decrease reduction if the ttHit running average is large
1182           if (thisThread->ttHitAverage > 500 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024)
1183               r--;
1184
1185           // Reduction if other threads are searching this position.
1186           if (th.marked())
1187               r++;
1188
1189           // Decrease reduction if position is or has been on the PV (~10 Elo)
1190           if (ttPv)
1191               r -= 2;
1192
1193           if (moveCountPruning && !formerPv)
1194               r++;
1195
1196           // Decrease reduction if opponent's move count is high (~5 Elo)
1197           if ((ss-1)->moveCount > 14)
1198               r--;
1199
1200           // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~3 Elo)
1201           if (singularLMR)
1202               r -= 1 + formerPv;
1203
1204           if (!captureOrPromotion)
1205           {
1206               // Increase reduction if ttMove is a capture (~5 Elo)
1207               if (ttCapture)
1208                   r++;
1209
1210               // Increase reduction for cut nodes (~10 Elo)
1211               if (cutNode)
1212                   r += 2;
1213
1214               // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
1215               // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
1216               // hence break make_move(). (~2 Elo)
1217               else if (    type_of(move) == NORMAL
1218                        && !pos.see_ge(reverse_move(move)))
1219                   r -= 2 + ttPv;
1220
1221               ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1222                              + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1223                              + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1224                              + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1225                              - 4926;
1226
1227               // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score (~10 Elo)
1228               if (ss->statScore >= -102 && (ss-1)->statScore < -114)
1229                   r--;
1230
1231               else if ((ss-1)->statScore >= -116 && ss->statScore < -154)
1232                   r++;
1233
1234               // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1235               r -= ss->statScore / 16434;
1236           }
1237           else
1238           {
1239             // Increase reduction for captures/promotions if late move and at low depth
1240             if (depth < 8 && moveCount > 2)
1241                 r++;
1242
1243             // Unless giving check, this capture is likely bad
1244             if (   !givesCheck
1245                 && ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] + 200 * depth <= alpha)
1246                 r++;
1247           }
1248
1249           Depth d = Utility::clamp(newDepth - r, 1, newDepth);
1250
1251           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1252
1253           doFullDepthSearch = value > alpha && d != newDepth;
1254
1255           didLMR = true;
1256       }
1257       else
1258       {
1259           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1260
1261           didLMR = false;
1262       }
1263
1264       // Step 17. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1265       if (doFullDepthSearch)
1266       {
1267           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1268
1269           if (didLMR && !captureOrPromotion)
1270           {
1271               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1272                                         : -stat_bonus(newDepth);
1273
1274               if (move == ss->killers[0])
1275                   bonus += bonus / 4;
1276
1277               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1278           }
1279       }
1280
1281       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1282       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1283       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1284       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1285       {
1286           (ss+1)->pv = pv;
1287           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1288
1289           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false);
1290       }
1291
1292       // Step 18. Undo move
1293       pos.undo_move(move);
1294
1295       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1296
1297       // Step 19. Check for a new best move
1298       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1299       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1300       // updating best move, PV and TT.
1301       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1302           return VALUE_ZERO;
1303
1304       if (rootNode)
1305       {
1306           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1307                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1308
1309           // PV move or new best move?
1310           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1311           {
1312               rm.score = value;
1313               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1314               rm.pv.resize(1);
1315
1316               assert((ss+1)->pv);
1317
1318               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1319                   rm.pv.push_back(*m);
1320
1321               // We record how often the best move has been changed in each
1322               // iteration. This information is used for time management: When
1323               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1324               if (moveCount > 1)
1325                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1326           }
1327           else
1328               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1329               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1330               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1331               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1332       }
1333
1334       if (value > bestValue)
1335       {
1336           bestValue = value;
1337
1338           if (value > alpha)
1339           {
1340               bestMove = move;
1341
1342               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1343                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1344
1345               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1346                   alpha = value;
1347               else
1348               {
1349                   assert(value >= beta); // Fail high
1350                   ss->statScore = 0;
1351                   break;
1352               }
1353           }
1354       }
1355
1356       if (move != bestMove)
1357       {
1358           if (captureOrPromotion && captureCount < 32)
1359               capturesSearched[captureCount++] = move;
1360
1361           else if (!captureOrPromotion && quietCount < 64)
1362               quietsSearched[quietCount++] = move;
1363       }
1364     }
1365
1366     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1367     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1368     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1369     /*
1370        if (Threads.stop)
1371         return VALUE_DRAW;
1372     */
1373
1374     // Step 20. Check for mate and stalemate
1375     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1376     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1377     // return a fail low score.
1378
1379     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1380
1381     if (!moveCount)
1382         bestValue = excludedMove ? alpha
1383                    :     ss->inCheck ? mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1384
1385     else if (bestMove)
1386         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1387                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1388
1389     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1390     else if (   (depth >= 3 || PvNode)
1391              && !priorCapture)
1392         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth));
1393
1394     if (PvNode)
1395         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1396
1397     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1398         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ttPv,
1399                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1400                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1401                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1402
1403     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1404
1405     return bestValue;
1406   }
1407
1408
1409   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1410   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1411   template <NodeType NT>
1412   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1413
1414     constexpr bool PvNode = NT == 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     TTEntry* tte;
1423     Key posKey;
1424     Move ttMove, move, bestMove;
1425     Depth ttDepth;
1426     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1427     bool ttHit, pvHit, givesCheck, captureOrPromotion;
1428     int moveCount;
1429
1430     if (PvNode)
1431     {
1432         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1433         (ss+1)->pv = pv;
1434         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1435     }
1436
1437     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1438     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
1439     bestMove = MOVE_NONE;
1440     ss->inCheck = pos.checkers();
1441     moveCount = 0;
1442
1443     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1444     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1445         || ss->ply >= MAX_PLY)
1446         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1447
1448     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1449
1450     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1451     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1452     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1453     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1454                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1455     // Transposition table lookup
1456     posKey = pos.key();
1457     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
1458     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1459     ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1460     pvHit = ttHit && tte->is_pv();
1461
1462     if (  !PvNode
1463         && ttHit
1464         && tte->depth() >= ttDepth
1465         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1466         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1467                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
1468         return ttValue;
1469
1470     // Evaluate the position statically
1471     if (ss->inCheck)
1472     {
1473         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1474         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1475     }
1476     else
1477     {
1478         if (ttHit)
1479         {
1480             // Never assume anything about values stored in TT
1481             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1482                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1483
1484             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1485             if (    ttValue != VALUE_NONE
1486                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1487                 bestValue = ttValue;
1488         }
1489         else
1490             ss->staticEval = bestValue =
1491             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1492                                              : -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
1493
1494         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1495         if (bestValue >= beta)
1496         {
1497             if (!ttHit)
1498                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1499                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1500
1501             return bestValue;
1502         }
1503
1504         if (PvNode && bestValue > alpha)
1505             alpha = bestValue;
1506
1507         futilityBase = bestValue + 154;
1508     }
1509
1510     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1511                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1512                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1513
1514     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1515     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1516     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1517     // be generated.
1518     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1519                                       &thisThread->captureHistory,
1520                                       contHist,
1521                                       to_sq((ss-1)->currentMove));
1522
1523     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1524     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1525     {
1526       assert(is_ok(move));
1527
1528       givesCheck = pos.gives_check(move);
1529       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1530
1531       moveCount++;
1532
1533       // Futility pruning
1534       if (   !ss->inCheck
1535           && !givesCheck
1536           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1537           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1538       {
1539           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1540
1541           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1542
1543           if (futilityValue <= alpha)
1544           {
1545               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1546               continue;
1547           }
1548
1549           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1550           {
1551               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1552               continue;
1553           }
1554       }
1555
1556       // Don't search moves with negative SEE values
1557       if (  !ss->inCheck && !pos.see_ge(move))
1558           continue;
1559
1560       // Speculative prefetch as early as possible
1561       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1562
1563       // Check for legality just before making the move
1564       if (!pos.legal(move))
1565       {
1566           moveCount--;
1567           continue;
1568       }
1569
1570       ss->currentMove = move;
1571       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1572                                                                 [captureOrPromotion]
1573                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1574                                                                 [to_sq(move)];
1575
1576       // Make and search the move
1577       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1578       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1579       pos.undo_move(move);
1580
1581       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1582
1583       // Check for a new best move
1584       if (value > bestValue)
1585       {
1586           bestValue = value;
1587
1588           if (value > alpha)
1589           {
1590               bestMove = move;
1591
1592               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1593                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1594
1595               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1596                   alpha = value;
1597               else
1598                   break; // Fail high
1599           }
1600        }
1601     }
1602
1603     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1604     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1605     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1606         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1607
1608     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1609               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1610               PvNode && bestValue > oldAlpha  ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1611               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1612
1613     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1614
1615     return bestValue;
1616   }
1617
1618
1619   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1620   // "plies to mate from the current position". standard scores are unchanged.
1621   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1622
1623   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1624
1625     assert(v != VALUE_NONE);
1626
1627     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1628           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1629   }
1630
1631
1632   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate or TB score
1633   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated
1634   // from current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root".
1635   // However, for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule,
1636   // and the graph history interaction, return an optimal TB score instead.
1637
1638   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1639
1640     if (v == VALUE_NONE)
1641         return VALUE_NONE;
1642
1643     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1644     {
1645         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1646             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1647
1648         return v - ply;
1649     }
1650
1651     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1652     {
1653         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1654             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1655
1656         return v + ply;
1657     }
1658
1659     return v;
1660   }
1661
1662
1663   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1664
1665   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1666
1667     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1668         *pv++ = *childPv++;
1669     *pv = MOVE_NONE;
1670   }
1671
1672
1673   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1674
1675   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1676                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1677
1678     int bonus1, bonus2;
1679     Color us = pos.side_to_move();
1680     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1681     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1682     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1683     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1684
1685     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1686     bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1               // larger bonus
1687                                             : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
1688
1689     if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1690     {
1691         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2, depth);
1692
1693         // Decrease all the non-best quiet moves
1694         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1695         {
1696             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1697             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1698         }
1699     }
1700     else
1701         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1702
1703     // Extra penalty for a quiet TT or main killer move in previous ply when it gets refuted
1704     if (   ((ss-1)->moveCount == 1 || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1705         && !pos.captured_piece())
1706             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1707
1708     // Decrease all the non-best capture moves
1709     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1710     {
1711         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1712         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1713         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1714     }
1715   }
1716
1717
1718   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1719   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1720
1721   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1722
1723     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1724     {
1725         if (ss->inCheck && i > 2)
1726             break;
1727         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1728             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1729     }
1730   }
1731
1732
1733   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1734
1735   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth) {
1736
1737     if (ss->killers[0] != move)
1738     {
1739         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1740         ss->killers[0] = move;
1741     }
1742
1743     Color us = pos.side_to_move();
1744     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1745     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1746     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1747
1748     if (type_of(pos.moved_piece(move)) != PAWN)
1749         thisThread->mainHistory[us][from_to(reverse_move(move))] << -bonus;
1750
1751     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1752     {
1753         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1754         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1755     }
1756
1757     if (depth > 12 && ss->ply < MAX_LPH)
1758         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply][from_to(move)] << stat_bonus(depth - 7);
1759   }
1760
1761   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1762   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1763
1764   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1765
1766     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1767     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1768
1769     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1770     Value topScore = rootMoves[0].score;
1771     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1772     int weakness = 120 - 2 * level;
1773     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1774
1775     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1776     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1777     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1778     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1779     {
1780         // This is our magic formula
1781         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1782                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1783
1784         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1785         {
1786             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1787             best = rootMoves[i].pv[0];
1788         }
1789     }
1790
1791     return best;
1792   }
1793
1794 } // namespace
1795
1796 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1797 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1798
1799 void MainThread::check_time() {
1800
1801   if (--callsCnt > 0)
1802       return;
1803
1804   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1805   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1806
1807   static TimePoint lastInfoTime = now();
1808
1809   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1810   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1811
1812   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1813   {
1814       lastInfoTime = tick;
1815       dbg_print();
1816   }
1817
1818   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1819   if (ponder)
1820       return;
1821
1822   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1823       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1824       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1825       Threads.stop = true;
1826 }
1827
1828
1829 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1830 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1831
1832 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1833
1834   std::stringstream ss;
1835   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1836   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1837   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1838   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1839   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1840   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1841
1842   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1843   {
1844       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1845
1846       if (depth == 1 && !updated)
1847           continue;
1848
1849       Depth d = updated ? depth : depth - 1;
1850       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1851
1852       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1853       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1854
1855       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1856           ss << "\n";
1857
1858       ss << "info"
1859          << " depth "    << d
1860          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1861          << " multipv "  << i + 1
1862          << " score "    << UCI::value(v);
1863
1864       if (!tb && i == pvIdx)
1865           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1866
1867       ss << " nodes "    << nodesSearched
1868          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1869
1870       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1871           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1872
1873       ss << " tbhits "   << tbHits
1874          << " time "     << elapsed
1875          << " pv";
1876
1877       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1878           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1879   }
1880
1881   return ss.str();
1882 }
1883
1884
1885 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1886 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1887 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1888 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1889
1890 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1891
1892     StateInfo st;
1893     bool ttHit;
1894
1895     assert(pv.size() == 1);
1896
1897     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1898         return false;
1899
1900     pos.do_move(pv[0], st);
1901     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1902
1903     if (ttHit)
1904     {
1905         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1906         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1907             pv.push_back(m);
1908     }
1909
1910     pos.undo_move(pv[0]);
1911     return pv.size() > 1;
1912 }
1913
1914 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1915
1916     RootInTB = false;
1917     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1918     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1919     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1920     bool dtz_available = true;
1921
1922     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1923     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1924     if (Cardinality > MaxCardinality)
1925     {
1926         Cardinality = MaxCardinality;
1927         ProbeDepth = 0;
1928     }
1929
1930     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1931     {
1932         // Rank moves using DTZ tables
1933         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1934
1935         if (!RootInTB)
1936         {
1937             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1938             dtz_available = false;
1939             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1940         }
1941     }
1942
1943     if (RootInTB)
1944     {
1945         // Sort moves according to TB rank
1946         std::sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
1947                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
1948
1949         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
1950         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
1951             Cardinality = 0;
1952     }
1953     else
1954     {
1955         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
1956         for (auto& m : rootMoves)
1957             m.tbRank = 0;
1958     }
1959 }