4aeadc28a7802c506309091f8371ad92715d7bf9
[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 + 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::verify_NNUE();
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               {
466                   ++rootMoves[pvIdx].bestMoveCount;
467                   break;
468               }
469
470               delta += delta / 4 + 5;
471
472               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
473           }
474
475           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
476           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
477
478           if (    mainThread
479               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
480               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
481       }
482
483       if (!Threads.stop)
484           completedDepth = rootDepth;
485
486       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
487          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
488          lastBestMoveDepth = rootDepth;
489       }
490
491       // Have we found a "mate in x"?
492       if (   Limits.mate
493           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
494           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
495           Threads.stop = true;
496
497       if (!mainThread)
498           continue;
499
500       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
501       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
502           skill.pick_best(multiPV);
503
504       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
505       if (    Limits.use_time_management()
506           && !Threads.stop
507           && !mainThread->stopOnPonderhit)
508       {
509           double fallingEval = (318 + 6 * (mainThread->bestPreviousScore - bestValue)
510                                     + 6 * (mainThread->iterValue[iterIdx] - bestValue)) / 825.0;
511           fallingEval = std::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
512
513           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
514           timeReduction = lastBestMoveDepth + 9 < completedDepth ? 1.92 : 0.95;
515           double reduction = (1.47 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.32 * timeReduction);
516
517           // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
518           for (Thread* th : Threads)
519           {
520               totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
521               th->bestMoveChanges = 0;
522           }
523           double bestMoveInstability = 1 + totBestMoveChanges / Threads.size();
524
525           double totalTime = rootMoves.size() == 1 ? 0 :
526                              Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability;
527
528           // Stop the search if we have exceeded the totalTime, at least 1ms search
529           if (Time.elapsed() > totalTime)
530           {
531               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
532               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
533               if (mainThread->ponder)
534                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
535               else
536                   Threads.stop = true;
537           }
538           else if (   Threads.increaseDepth
539                    && !mainThread->ponder
540                    && Time.elapsed() > totalTime * 0.58)
541                    Threads.increaseDepth = false;
542           else
543                    Threads.increaseDepth = true;
544       }
545
546       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
547       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
548   }
549
550   if (!mainThread)
551       return;
552
553   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
554
555   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
556   if (skill.enabled())
557       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
558                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
559 }
560
561
562 namespace {
563
564   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
565
566   template <NodeType NT>
567   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
568
569     constexpr bool PvNode = NT == PV;
570     const bool rootNode = PvNode && ss->ply == 0;
571
572     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
573     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
574     if (   pos.rule50_count() >= 3
575         && alpha < VALUE_DRAW
576         && !rootNode
577         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
578     {
579         alpha = value_draw(pos.this_thread());
580         if (alpha >= beta)
581             return alpha;
582     }
583
584     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
585     if (depth <= 0)
586         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
587
588     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
589     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
590     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
591     assert(!(PvNode && cutNode));
592
593     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
594     StateInfo st;
595     TTEntry* tte;
596     Key posKey;
597     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
598     Depth extension, newDepth;
599     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue, probCutBeta;
600     bool formerPv, givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
601     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning,
602          ttCapture, singularQuietLMR;
603     Piece movedPiece;
604     int moveCount, captureCount, quietCount;
605
606     // Step 1. Initialize node
607     Thread* thisThread = pos.this_thread();
608     ss->inCheck = pos.checkers();
609     priorCapture = pos.captured_piece();
610     Color us = pos.side_to_move();
611     moveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
612     bestValue = -VALUE_INFINITE;
613     maxValue = VALUE_INFINITE;
614
615     // Check for the available remaining time
616     if (thisThread == Threads.main())
617         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
618
619     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
620     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
621         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
622
623     if (!rootNode)
624     {
625         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
626         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
627             || pos.is_draw(ss->ply)
628             || ss->ply >= MAX_PLY)
629             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
630                                                         : value_draw(pos.this_thread());
631
632         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
633         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
634         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
635         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
636         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
637         // mate. In this case return a fail-high score.
638         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
639         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
640         if (alpha >= beta)
641             return alpha;
642     }
643
644     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
645
646     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
647     (ss+1)->ttPv = false;
648     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
649     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
650     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
651
652     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
653     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
654     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
655     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
656     // LMR which are based on the statScore of parent position.
657     if (rootNode)
658         (ss+4)->statScore = 0;
659     else
660         (ss+2)->statScore = 0;
661
662     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
663     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
664     // position key in case of an excluded move.
665     excludedMove = ss->excludedMove;
666     posKey = excludedMove == MOVE_NONE ? pos.key() : pos.key() ^ make_key(excludedMove);
667     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
668     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
669     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
670             : ss->ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
671     if (!excludedMove)
672         ss->ttPv = PvNode || (ss->ttHit && tte->is_pv());
673     formerPv = ss->ttPv && !PvNode;
674
675     if (   ss->ttPv
676         && depth > 12
677         && ss->ply - 1 < MAX_LPH
678         && !priorCapture
679         && is_ok((ss-1)->currentMove))
680         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply - 1][from_to((ss-1)->currentMove)] << stat_bonus(depth - 5);
681
682     // thisThread->ttHitAverage can be used to approximate the running average of ttHit
683     thisThread->ttHitAverage =   (TtHitAverageWindow - 1) * thisThread->ttHitAverage / TtHitAverageWindow
684                                 + TtHitAverageResolution * ss->ttHit;
685
686     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
687     if (  !PvNode
688         && ss->ttHit
689         && tte->depth() >= depth
690         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
691         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
692                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
693     {
694         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
695         if (ttMove)
696         {
697             if (ttValue >= beta)
698             {
699                 if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
700                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth), depth);
701
702                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply
703                 if ((ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
704                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
705             }
706             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
707             else if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
708             {
709                 int penalty = -stat_bonus(depth);
710                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
711                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
712             }
713         }
714
715         if (pos.rule50_count() < 90)
716             return ttValue;
717     }
718
719     // Step 5. Tablebases probe
720     if (!rootNode && TB::Cardinality)
721     {
722         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
723
724         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
725             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
726             &&  pos.rule50_count() == 0
727             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
728         {
729             TB::ProbeState err;
730             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
731
732             // Force check of time on the next occasion
733             if (thisThread == Threads.main())
734                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
735
736             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
737             {
738                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
739
740                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
741
742                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
743                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
744                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
745                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
746
747                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
748                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
749
750                 if (    b == BOUND_EXACT
751                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
752                 {
753                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, b,
754                               std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
755                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
756
757                     return value;
758                 }
759
760                 if (PvNode)
761                 {
762                     if (b == BOUND_LOWER)
763                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
764                     else
765                         maxValue = value;
766                 }
767             }
768         }
769     }
770
771     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
772
773     // Step 6. Static evaluation of the position
774     if (ss->inCheck)
775     {
776         // Skip early pruning when in check
777         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
778         improving = false;
779         goto moves_loop;
780     }
781     else if (ss->ttHit)
782     {
783         // Never assume anything about values stored in TT
784         ss->staticEval = eval = tte->eval();
785         if (eval == VALUE_NONE)
786             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
787
788         if (eval == VALUE_DRAW)
789             eval = value_draw(thisThread);
790
791         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
792         if (    ttValue != VALUE_NONE
793             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
794             eval = ttValue;
795     }
796     else
797     {
798         if ((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL)
799             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
800         else
801             ss->staticEval = eval = -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
802
803         tte->save(posKey, VALUE_NONE, ss->ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
804     }
805
806     // Step 7. Razoring (~1 Elo)
807     if (   !rootNode // The required rootNode PV handling is not available in qsearch
808         &&  depth == 1
809         &&  eval <= alpha - RazorMargin)
810         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
811
812     improving =  (ss-2)->staticEval == VALUE_NONE
813                ? ss->staticEval > (ss-4)->staticEval || (ss-4)->staticEval == VALUE_NONE
814                : ss->staticEval > (ss-2)->staticEval;
815
816     // Step 8. Futility pruning: child node (~50 Elo)
817     if (   !PvNode
818         &&  depth < 8
819         &&  eval - futility_margin(depth, improving) >= beta
820         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN) // Do not return unproven wins
821         return eval;
822
823     // Step 9. Null move search with verification search (~40 Elo)
824     if (   !PvNode
825         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
826         && (ss-1)->statScore < 22977
827         &&  eval >= beta
828         &&  eval >= ss->staticEval
829         &&  ss->staticEval >= beta - 30 * depth - 28 * improving + 84 * ss->ttPv + 182
830         && !excludedMove
831         &&  pos.non_pawn_material(us)
832         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
833     {
834         assert(eval - beta >= 0);
835
836         // Null move dynamic reduction based on depth and value
837         Depth R = (817 + 71 * depth) / 213 + std::min(int(eval - beta) / 192, 3);
838
839         ss->currentMove = MOVE_NULL;
840         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
841
842         pos.do_null_move(st);
843
844         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
845
846         pos.undo_null_move();
847
848         if (nullValue >= beta)
849         {
850             // Do not return unproven mate or TB scores
851             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
852                 nullValue = beta;
853
854             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 13))
855                 return nullValue;
856
857             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
858
859             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
860             // for us, until ply exceeds nmpMinPly.
861             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
862             thisThread->nmpColor = us;
863
864             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
865
866             thisThread->nmpMinPly = 0;
867
868             if (v >= beta)
869                 return nullValue;
870         }
871     }
872
873     probCutBeta = beta + 176 - 49 * improving;
874
875     // Step 10. ProbCut (~10 Elo)
876     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
877     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
878     if (   !PvNode
879         &&  depth > 4
880         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
881         // if value from transposition table is lower than probCutBeta, don't attempt probCut
882         // there and in further interactions with transposition table cutoff depth is set to depth - 3
883         // because probCut search has depth set to depth - 4 but we also do a move before it
884         // so effective depth is equal to depth - 3
885         && !(   ss->ttHit
886              && tte->depth() >= depth - 3
887              && ttValue != VALUE_NONE
888              && ttValue < probCutBeta))
889     {
890         // if ttMove is a capture and value from transposition table is good enough produce probCut
891         // cutoff without digging into actual probCut search
892         if (   ss->ttHit
893             && tte->depth() >= depth - 3
894             && ttValue != VALUE_NONE
895             && ttValue >= probCutBeta
896             && ttMove
897             && pos.capture_or_promotion(ttMove))
898             return probCutBeta;
899
900         assert(probCutBeta < VALUE_INFINITE);
901         MovePicker mp(pos, ttMove, probCutBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
902         int probCutCount = 0;
903         bool ttPv = ss->ttPv;
904         ss->ttPv = false;
905
906         while (   (move = mp.next_move()) != MOVE_NONE
907                && probCutCount < 2 + 2 * cutNode)
908             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
909             {
910                 assert(pos.capture_or_promotion(move));
911                 assert(depth >= 5);
912
913                 captureOrPromotion = true;
914                 probCutCount++;
915
916                 ss->currentMove = move;
917                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
918                                                                           [captureOrPromotion]
919                                                                           [pos.moved_piece(move)]
920                                                                           [to_sq(move)];
921
922                 pos.do_move(move, st);
923
924                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
925                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1);
926
927                 // If the qsearch held, perform the regular search
928                 if (value >= probCutBeta)
929                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1, depth - 4, !cutNode);
930
931                 pos.undo_move(move);
932
933                 if (value >= probCutBeta)
934                 {
935                     // if transposition table doesn't have equal or more deep info write probCut data into it
936                     if ( !(ss->ttHit
937                        && tte->depth() >= depth - 3
938                        && ttValue != VALUE_NONE))
939                         tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ttPv,
940                             BOUND_LOWER,
941                             depth - 3, move, ss->staticEval);
942                     return value;
943                 }
944             }
945          ss->ttPv = ttPv;
946     }
947
948     // Step 11. If the position is not in TT, decrease depth by 2
949     if (   PvNode
950         && depth >= 6
951         && !ttMove)
952         depth -= 2;
953
954 moves_loop: // When in check, search starts from here
955
956     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
957                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
958                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
959
960     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
961
962     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
963                                       &thisThread->lowPlyHistory,
964                                       &captureHistory,
965                                       contHist,
966                                       countermove,
967                                       ss->killers,
968                                       ss->ply);
969
970     value = bestValue;
971     singularQuietLMR = moveCountPruning = false;
972     ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
973
974     // Mark this node as being searched
975     ThreadHolding th(thisThread, posKey, ss->ply);
976
977     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
978     // or a beta cutoff occurs.
979     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
980     {
981       assert(is_ok(move));
982
983       if (move == excludedMove)
984           continue;
985
986       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
987       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
988       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
989       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
990       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
991                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
992           continue;
993
994       // Check for legality
995       if (!rootNode && !pos.legal(move))
996           continue;
997
998       ss->moveCount = ++moveCount;
999
1000       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
1001           sync_cout << "info depth " << depth
1002                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
1003                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
1004       if (PvNode)
1005           (ss+1)->pv = nullptr;
1006
1007       extension = 0;
1008       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1009       movedPiece = pos.moved_piece(move);
1010       givesCheck = pos.gives_check(move);
1011
1012       // Calculate new depth for this move
1013       newDepth = depth - 1;
1014
1015       // Step 13. Pruning at shallow depth (~200 Elo)
1016       if (  !rootNode
1017           && pos.non_pawn_material(us)
1018           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
1019       {
1020           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold
1021           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
1022
1023           // Reduced depth of the next LMR search
1024           int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount), 0);
1025
1026           if (   !captureOrPromotion
1027               && !givesCheck)
1028           {
1029               // Countermoves based pruning (~20 Elo)
1030               if (   lmrDepth < 4 + ((ss-1)->statScore > 0 || (ss-1)->moveCount == 1)
1031                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1032                   && (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1033                   continue;
1034
1035               // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
1036               if (   lmrDepth < 7
1037                   && !ss->inCheck
1038                   && ss->staticEval + 283 + 170 * lmrDepth <= alpha
1039                   &&  (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1040                     + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1041                     + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1042                     + (*contHist[5])[movedPiece][to_sq(move)] / 2 < 27376)
1043                   continue;
1044
1045               // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
1046               if (!pos.see_ge(move, Value(-(29 - std::min(lmrDepth, 18)) * lmrDepth * lmrDepth)))
1047                   continue;
1048           }
1049           else
1050           {
1051               // Capture history based pruning when the move doesn't give check
1052               if (   !givesCheck
1053                   && lmrDepth < 1
1054                   && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] < 0)
1055                   continue;
1056
1057               // Futility pruning for captures
1058               if (   !givesCheck
1059                   && lmrDepth < 6
1060                   && !(PvNode && abs(bestValue) < 2)
1061                   && PieceValue[MG][type_of(movedPiece)] >= PieceValue[MG][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))]
1062                   && !ss->inCheck
1063                   && ss->staticEval + 169 + 244 * lmrDepth
1064                      + PieceValue[MG][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] <= alpha)
1065                   continue;
1066
1067               // See based pruning
1068               if (!pos.see_ge(move, Value(-221) * depth)) // (~25 Elo)
1069                   continue;
1070           }
1071       }
1072
1073       // Step 14. Extensions (~75 Elo)
1074
1075       // Singular extension search (~70 Elo). If all moves but one fail low on a
1076       // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1077       // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1078       // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1079       // result is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove.
1080       if (    depth >= 7
1081           &&  move == ttMove
1082           && !rootNode
1083           && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1084        /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1085           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1086           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1087           &&  tte->depth() >= depth - 3)
1088       {
1089           Value singularBeta = ttValue - ((formerPv + 4) * depth) / 2;
1090           Depth singularDepth = (depth - 1 + 3 * formerPv) / 2;
1091           ss->excludedMove = move;
1092           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1093           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1094
1095           if (value < singularBeta)
1096           {
1097               extension = 1;
1098               singularQuietLMR = !ttCapture;
1099           }
1100
1101           // Multi-cut pruning
1102           // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1103           // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1104           // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1105           // a soft bound.
1106           else if (singularBeta >= beta)
1107               return singularBeta;
1108
1109           // If the eval of ttMove is greater than beta we try also if there is another
1110           // move that pushes it over beta, if so also produce a cutoff.
1111           else if (ttValue >= beta)
1112           {
1113               ss->excludedMove = move;
1114               value = search<NonPV>(pos, ss, beta - 1, beta, (depth + 3) / 2, cutNode);
1115               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1116
1117               if (value >= beta)
1118                   return beta;
1119           }
1120       }
1121
1122       // Check extension (~2 Elo)
1123       else if (    givesCheck
1124                && (pos.is_discovery_check_on_king(~us, move) || pos.see_ge(move)))
1125           extension = 1;
1126
1127       // Last captures extension
1128       else if (   PieceValue[EG][pos.captured_piece()] > PawnValueEg
1129                && pos.non_pawn_material() <= 2 * RookValueMg)
1130           extension = 1;
1131
1132       // Castling extension
1133       if (   type_of(move) == CASTLING
1134           && popcount(pos.pieces(us) & ~pos.pieces(PAWN) & (to_sq(move) & KingSide ? KingSide : QueenSide)) <= 2)
1135           extension = 1;
1136
1137       // Late irreversible move extension
1138       if (   move == ttMove
1139           && pos.rule50_count() > 80
1140           && (captureOrPromotion || type_of(movedPiece) == PAWN))
1141           extension = 2;
1142
1143       // Add extension to new depth
1144       newDepth += extension;
1145
1146       // Speculative prefetch as early as possible
1147       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1148
1149       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1150       ss->currentMove = move;
1151       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1152                                                                 [captureOrPromotion]
1153                                                                 [movedPiece]
1154                                                                 [to_sq(move)];
1155
1156       // Step 15. Make the move
1157       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1158
1159       // Step 16. Reduced depth search (LMR, ~200 Elo). If the move fails high it will be
1160       // re-searched at full depth.
1161       if (    depth >= 3
1162           &&  moveCount > 1 + 2 * rootNode + 2 * (PvNode && abs(bestValue) < 2)
1163           && (  !captureOrPromotion
1164               || moveCountPruning
1165               || ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] <= alpha
1166               || cutNode
1167               || thisThread->ttHitAverage < 427 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024))
1168       {
1169           Depth r = reduction(improving, depth, moveCount);
1170
1171           // Decrease reduction if the ttHit running average is large
1172           if (thisThread->ttHitAverage > 509 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024)
1173               r--;
1174
1175           // Reduction if other threads are searching this position
1176           if (th.marked())
1177               r++;
1178
1179           // Decrease reduction if position is or has been on the PV (~10 Elo)
1180           if (ss->ttPv)
1181               r -= 2;
1182
1183           if (moveCountPruning && !formerPv)
1184               r++;
1185
1186           // Decrease reduction if opponent's move count is high (~5 Elo)
1187           if ((ss-1)->moveCount > 13)
1188               r--;
1189
1190           // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~3 Elo)
1191           if (singularQuietLMR)
1192               r--;
1193
1194           if (!captureOrPromotion)
1195           {
1196               // Increase reduction if ttMove is a capture (~5 Elo)
1197               if (ttCapture)
1198                   r++;
1199
1200               // Increase reduction for cut nodes (~10 Elo)
1201               if (cutNode)
1202                   r += 2;
1203
1204               // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
1205               // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
1206               // hence break make_move(). (~2 Elo)
1207               else if (    type_of(move) == NORMAL
1208                        && !pos.see_ge(reverse_move(move)))
1209                   r -= 2 + ss->ttPv - (type_of(movedPiece) == PAWN);
1210
1211               ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1212                              + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1213                              + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1214                              + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1215                              - 5287;
1216
1217               // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score (~10 Elo)
1218               if (ss->statScore >= -106 && (ss-1)->statScore < -104)
1219                   r--;
1220
1221               else if ((ss-1)->statScore >= -119 && ss->statScore < -140)
1222                   r++;
1223
1224               // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1225               r -= ss->statScore / 14884;
1226           }
1227           else
1228           {
1229             // Increase reduction for captures/promotions if late move and at low depth
1230             if (depth < 8 && moveCount > 2)
1231                 r++;
1232
1233             // Unless giving check, this capture is likely bad
1234             if (   !givesCheck
1235                 && ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] + 213 * depth <= alpha)
1236                 r++;
1237           }
1238
1239           Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth);
1240
1241           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1242
1243           doFullDepthSearch = value > alpha && d != newDepth;
1244
1245           didLMR = true;
1246       }
1247       else
1248       {
1249           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1250
1251           didLMR = false;
1252       }
1253
1254       // Step 17. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1255       if (doFullDepthSearch)
1256       {
1257           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1258
1259           if (didLMR && !captureOrPromotion)
1260           {
1261               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1262                                         : -stat_bonus(newDepth);
1263
1264               if (move == ss->killers[0])
1265                   bonus += bonus / 4;
1266
1267               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1268           }
1269       }
1270
1271       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1272       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1273       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1274       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1275       {
1276           (ss+1)->pv = pv;
1277           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1278
1279           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false);
1280       }
1281
1282       // Step 18. Undo move
1283       pos.undo_move(move);
1284
1285       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1286
1287       // Step 19. Check for a new best move
1288       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1289       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1290       // updating best move, PV and TT.
1291       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1292           return VALUE_ZERO;
1293
1294       if (rootNode)
1295       {
1296           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1297                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1298
1299           // PV move or new best move?
1300           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1301           {
1302               rm.score = value;
1303               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1304               rm.pv.resize(1);
1305
1306               assert((ss+1)->pv);
1307
1308               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1309                   rm.pv.push_back(*m);
1310
1311               // We record how often the best move has been changed in each
1312               // iteration. This information is used for time management: when
1313               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1314               if (moveCount > 1)
1315                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1316           }
1317           else
1318               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1319               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1320               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1321               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1322       }
1323
1324       if (value > bestValue)
1325       {
1326           bestValue = value;
1327
1328           if (value > alpha)
1329           {
1330               bestMove = move;
1331
1332               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1333                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1334
1335               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1336                   alpha = value;
1337               else
1338               {
1339                   assert(value >= beta); // Fail high
1340                   ss->statScore = 0;
1341                   break;
1342               }
1343           }
1344       }
1345
1346       if (move != bestMove)
1347       {
1348           if (captureOrPromotion && captureCount < 32)
1349               capturesSearched[captureCount++] = move;
1350
1351           else if (!captureOrPromotion && quietCount < 64)
1352               quietsSearched[quietCount++] = move;
1353       }
1354     }
1355
1356     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1357     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1358     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1359     /*
1360        if (Threads.stop)
1361         return VALUE_DRAW;
1362     */
1363
1364     // Step 20. Check for mate and stalemate
1365     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1366     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1367     // return a fail low score.
1368
1369     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1370
1371     if (!moveCount)
1372         bestValue = excludedMove ? alpha
1373                    :     ss->inCheck ? mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1374
1375     else if (bestMove)
1376         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1377                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1378
1379     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1380     else if (   (depth >= 3 || PvNode)
1381              && !priorCapture)
1382         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth));
1383
1384     if (PvNode)
1385         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1386
1387     // If no good move is found and the previous position was ttPv, then the previous
1388     // opponent move is probably good and the new position is added to the search tree.
1389     if (bestValue <= alpha)
1390         ss->ttPv = ss->ttPv || ((ss-1)->ttPv && depth > 3);
1391     // Otherwise, a counter move has been found and if the position is the last leaf
1392     // in the search tree, remove the position from the search tree.
1393     else if (depth > 3)
1394         ss->ttPv = ss->ttPv && (ss+1)->ttPv;
1395
1396     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1397         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ss->ttPv,
1398                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1399                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1400                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1401
1402     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1403
1404     return bestValue;
1405   }
1406
1407
1408   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1409   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1410   template <NodeType NT>
1411   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1412
1413     constexpr bool PvNode = NT == PV;
1414
1415     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1416     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1417     assert(depth <= 0);
1418
1419     Move pv[MAX_PLY+1];
1420     StateInfo st;
1421     TTEntry* tte;
1422     Key posKey;
1423     Move ttMove, move, bestMove;
1424     Depth ttDepth;
1425     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1426     bool pvHit, givesCheck, captureOrPromotion;
1427     int moveCount;
1428
1429     if (PvNode)
1430     {
1431         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1432         (ss+1)->pv = pv;
1433         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1434     }
1435
1436     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1437     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
1438     bestMove = MOVE_NONE;
1439     ss->inCheck = pos.checkers();
1440     moveCount = 0;
1441
1442     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1443     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1444         || ss->ply >= MAX_PLY)
1445         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1446
1447     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1448
1449     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1450     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1451     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1452     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1453                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1454     // Transposition table lookup
1455     posKey = pos.key();
1456     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
1457     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1458     ttMove = ss->ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1459     pvHit = ss->ttHit && tte->is_pv();
1460
1461     if (  !PvNode
1462         && ss->ttHit
1463         && tte->depth() >= ttDepth
1464         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1465         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1466                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
1467         return ttValue;
1468
1469     // Evaluate the position statically
1470     if (ss->inCheck)
1471     {
1472         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1473         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1474     }
1475     else
1476     {
1477         if (ss->ttHit)
1478         {
1479             // Never assume anything about values stored in TT
1480             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1481                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1482
1483             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1484             if (    ttValue != VALUE_NONE
1485                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1486                 bestValue = ttValue;
1487         }
1488         else
1489             ss->staticEval = bestValue =
1490             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1491                                              : -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
1492
1493         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1494         if (bestValue >= beta)
1495         {
1496             if (!ss->ttHit)
1497                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1498                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1499
1500             return bestValue;
1501         }
1502
1503         if (PvNode && bestValue > alpha)
1504             alpha = bestValue;
1505
1506         futilityBase = bestValue + 145;
1507     }
1508
1509     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1510                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1511                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1512
1513     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1514     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1515     // queen and checking knight promotions, and other checks(only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1516     // will be generated.
1517     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1518                                       &thisThread->captureHistory,
1519                                       contHist,
1520                                       to_sq((ss-1)->currentMove));
1521
1522     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1523     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1524     {
1525       assert(is_ok(move));
1526
1527       givesCheck = pos.gives_check(move);
1528       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1529
1530       moveCount++;
1531
1532       // Futility pruning
1533       if (   !ss->inCheck
1534           && !givesCheck
1535           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1536           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1537       {
1538           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1539
1540           // moveCount pruning
1541           if (moveCount > 2)
1542               continue;
1543
1544           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1545
1546           if (futilityValue <= alpha)
1547           {
1548               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1549               continue;
1550           }
1551
1552           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1553           {
1554               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1555               continue;
1556           }
1557       }
1558
1559       // Do not search moves with negative SEE values
1560       if (   !ss->inCheck
1561           && !(givesCheck && pos.is_discovery_check_on_king(~pos.side_to_move(), move))
1562           && !pos.see_ge(move))
1563           continue;
1564
1565       // Speculative prefetch as early as possible
1566       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1567
1568       // Check for legality just before making the move
1569       if (!pos.legal(move))
1570       {
1571           moveCount--;
1572           continue;
1573       }
1574
1575       ss->currentMove = move;
1576       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1577                                                                 [captureOrPromotion]
1578                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1579                                                                 [to_sq(move)];
1580
1581       if (  !captureOrPromotion
1582           && moveCount
1583           && (*contHist[0])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1584           && (*contHist[1])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1585           continue;
1586
1587       // Make and search the move
1588       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1589       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1590       pos.undo_move(move);
1591
1592       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1593
1594       // Check for a new best move
1595       if (value > bestValue)
1596       {
1597           bestValue = value;
1598
1599           if (value > alpha)
1600           {
1601               bestMove = move;
1602
1603               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1604                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1605
1606               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1607                   alpha = value;
1608               else
1609                   break; // Fail high
1610           }
1611        }
1612     }
1613
1614     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1615     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1616     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1617         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1618
1619     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1620               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1621               PvNode && bestValue > oldAlpha  ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1622               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1623
1624     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1625
1626     return bestValue;
1627   }
1628
1629
1630   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1631   // "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1632   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1633
1634   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1635
1636     assert(v != VALUE_NONE);
1637
1638     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1639           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1640   }
1641
1642
1643   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1644   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1645   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root". However,
1646   // for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1647   // and the graph history interaction, we return an optimal TB score instead.
1648
1649   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1650
1651     if (v == VALUE_NONE)
1652         return VALUE_NONE;
1653
1654     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1655     {
1656         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1657             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1658
1659         return v - ply;
1660     }
1661
1662     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1663     {
1664         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1665             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1666
1667         return v + ply;
1668     }
1669
1670     return v;
1671   }
1672
1673
1674   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1675
1676   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1677
1678     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1679         *pv++ = *childPv++;
1680     *pv = MOVE_NONE;
1681   }
1682
1683
1684   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1685
1686   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1687                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1688
1689     int bonus1, bonus2;
1690     Color us = pos.side_to_move();
1691     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1692     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1693     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1694     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1695
1696     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1697     bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1               // larger bonus
1698                                             : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
1699
1700     if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1701     {
1702         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2, depth);
1703
1704         // Decrease all the non-best quiet moves
1705         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1706         {
1707             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1708             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1709         }
1710     }
1711     else
1712         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1713
1714     // Extra penalty for a quiet early move that was not a TT move or main killer move in previous ply when it gets refuted
1715     if (   ((ss-1)->moveCount == 1 + (ss-1)->ttHit || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1716         && !pos.captured_piece())
1717             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1718
1719     // Decrease all the non-best capture moves
1720     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1721     {
1722         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1723         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1724         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1725     }
1726   }
1727
1728
1729   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1730   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1731
1732   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1733
1734     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1735     {
1736         if (ss->inCheck && i > 2)
1737             break;
1738         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1739             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1740     }
1741   }
1742
1743
1744   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1745
1746   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth) {
1747
1748     if (ss->killers[0] != move)
1749     {
1750         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1751         ss->killers[0] = move;
1752     }
1753
1754     Color us = pos.side_to_move();
1755     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1756     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1757     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1758
1759     if (type_of(pos.moved_piece(move)) != PAWN)
1760         thisThread->mainHistory[us][from_to(reverse_move(move))] << -bonus;
1761
1762     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1763     {
1764         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1765         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1766     }
1767
1768     if (depth > 11 && ss->ply < MAX_LPH)
1769         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply][from_to(move)] << stat_bonus(depth - 7);
1770   }
1771
1772   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1773   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1774
1775   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1776
1777     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1778     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1779
1780     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1781     Value topScore = rootMoves[0].score;
1782     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1783     int weakness = 120 - 2 * level;
1784     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1785
1786     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1787     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1788     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1789     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1790     {
1791         // This is our magic formula
1792         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1793                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1794
1795         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1796         {
1797             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1798             best = rootMoves[i].pv[0];
1799         }
1800     }
1801
1802     return best;
1803   }
1804
1805 } // namespace
1806
1807
1808 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1809 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1810
1811 void MainThread::check_time() {
1812
1813   if (--callsCnt > 0)
1814       return;
1815
1816   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1817   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1818
1819   static TimePoint lastInfoTime = now();
1820
1821   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1822   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1823
1824   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1825   {
1826       lastInfoTime = tick;
1827       dbg_print();
1828   }
1829
1830   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1831   if (ponder)
1832       return;
1833
1834   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1835       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1836       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1837       Threads.stop = true;
1838 }
1839
1840
1841 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1842 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1843
1844 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1845
1846   std::stringstream ss;
1847   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1848   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1849   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1850   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1851   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1852   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1853
1854   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1855   {
1856       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1857
1858       if (depth == 1 && !updated && i > 0)
1859           continue;
1860
1861       Depth d = updated ? depth : std::max(1, depth - 1);
1862       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1863
1864       if (v == -VALUE_INFINITE)
1865           v = VALUE_ZERO;
1866
1867       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1868       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1869
1870       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1871           ss << "\n";
1872
1873       ss << "info"
1874          << " depth "    << d
1875          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1876          << " multipv "  << i + 1
1877          << " score "    << UCI::value(v);
1878
1879       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1880           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1881
1882       if (!tb && i == pvIdx)
1883           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1884
1885       ss << " nodes "    << nodesSearched
1886          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1887
1888       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1889           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1890
1891       ss << " tbhits "   << tbHits
1892          << " time "     << elapsed
1893          << " pv";
1894
1895       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1896           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1897   }
1898
1899   return ss.str();
1900 }
1901
1902
1903 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1904 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1905 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1906 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1907
1908 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1909
1910     StateInfo st;
1911     bool ttHit;
1912
1913     assert(pv.size() == 1);
1914
1915     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1916         return false;
1917
1918     pos.do_move(pv[0], st);
1919     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1920
1921     if (ttHit)
1922     {
1923         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1924         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1925             pv.push_back(m);
1926     }
1927
1928     pos.undo_move(pv[0]);
1929     return pv.size() > 1;
1930 }
1931
1932 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1933
1934     RootInTB = false;
1935     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1936     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1937     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1938     bool dtz_available = true;
1939
1940     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1941     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1942     if (Cardinality > MaxCardinality)
1943     {
1944         Cardinality = MaxCardinality;
1945         ProbeDepth = 0;
1946     }
1947
1948     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1949     {
1950         // Rank moves using DTZ tables
1951         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1952
1953         if (!RootInTB)
1954         {
1955             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1956             dtz_available = false;
1957             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1958         }
1959     }
1960
1961     if (RootInTB)
1962     {
1963         // Sort moves according to TB rank
1964         std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
1965                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
1966
1967         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
1968         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
1969             Cardinality = 0;
1970     }
1971     else
1972     {
1973         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
1974         for (auto& m : rootMoves)
1975             m.tbRank = 0;
1976     }
1977 }