]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
4b2deaddd49271ef503d1bc5634c0224085475ab
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2023 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
4
5   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
6   it under the terms of the GNU General Public License as published by
7   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
8   (at your option) any later version.
9
10   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
11   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13   GNU General Public License for more details.
14
15   You should have received a copy of the GNU General Public License
16   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
17 */
18
19 #include <algorithm>
20 #include <cassert>
21 #include <cmath>
22 #include <cstring>   // For std::memset
23 #include <iostream>
24 #include <sstream>
25
26 #include "evaluate.h"
27 #include "misc.h"
28 #include "movegen.h"
29 #include "movepick.h"
30 #include "position.h"
31 #include "search.h"
32 #include "thread.h"
33 #include "timeman.h"
34 #include "tt.h"
35 #include "uci.h"
36 #include "syzygy/tbprobe.h"
37
38 namespace Stockfish {
39
40 namespace Search {
41
42   LimitsType Limits;
43 }
44
45 namespace Tablebases {
46
47   int Cardinality;
48   bool RootInTB;
49   bool UseRule50;
50   Depth ProbeDepth;
51 }
52
53 namespace TB = Tablebases;
54
55 using std::string;
56 using Eval::evaluate;
57 using namespace Search;
58
59 namespace {
60
61   // Different node types, used as a template parameter
62   enum NodeType { NonPV, PV, Root };
63
64   // Futility margin
65   Value futility_margin(Depth d, bool improving) {
66     return Value(158 * (d - improving));
67   }
68
69   // Reductions lookup table, initialized at startup
70   int Reductions[MAX_MOVES]; // [depth or moveNumber]
71
72   Depth reduction(bool i, Depth d, int mn, Value delta, Value rootDelta) {
73     int r = Reductions[d] * Reductions[mn];
74     return (r + 1460 - int(delta) * 1024 / int(rootDelta)) / 1024 + (!i && r > 937);
75   }
76
77   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
78     return improving ? (3 + depth * depth)
79                      : (3 + depth * depth) / 2;
80   }
81
82   // History and stats update bonus, based on depth
83   int stat_bonus(Depth d) {
84     return std::min(350 * d - 400, 1650);
85   }
86
87   // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3-fold blindness
88   Value value_draw(const Thread* thisThread) {
89     return VALUE_DRAW - 1 + Value(thisThread->nodes & 0x2);
90   }
91
92   // Skill structure is used to implement strength limit. If we have an uci_elo then
93   // we convert it to a suitable fractional skill level using anchoring to CCRL Elo
94   // (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo for match (TC 60+0.6)
95   // results spanning a wide range of k values.
96   struct Skill {
97     Skill(int skill_level, int uci_elo) {
98         if (uci_elo)
99         {
100             double e = double(uci_elo - 1320) / (3190 - 1320);
101             level = std::clamp((((37.2473 * e - 40.8525) * e + 22.2943) * e - 0.311438), 0.0, 19.0);
102         }
103         else
104             level = double(skill_level);
105     }
106     bool enabled() const { return level < 20.0; }
107     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + int(level); }
108     Move pick_best(size_t multiPV);
109
110     double level;
111     Move best = MOVE_NONE;
112   };
113
114   template <NodeType nodeType>
115   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
116
117   template <NodeType nodeType>
118   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
119
120   Value value_to_tt(Value v, int ply);
121   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c);
122   void update_pv(Move* pv, Move move, const Move* childPv);
123   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
124   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus);
125   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
126                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth);
127
128   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
129   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
130   template<bool Root>
131   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
132
133     StateInfo st;
134     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
135
136     uint64_t cnt, nodes = 0;
137     const bool leaf = (depth == 2);
138
139     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
140     {
141         if (Root && depth <= 1)
142             cnt = 1, nodes++;
143         else
144         {
145             pos.do_move(m, st);
146             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - 1);
147             nodes += cnt;
148             pos.undo_move(m);
149         }
150         if (Root)
151             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
152     }
153     return nodes;
154   }
155
156 } // namespace
157
158
159 /// Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
160
161 void Search::init() {
162
163   for (int i = 1; i < MAX_MOVES; ++i)
164       Reductions[i] = int((20.26 + std::log(Threads.size()) / 2) * std::log(i));
165 }
166
167
168 /// Search::clear() resets search state to its initial value
169
170 void Search::clear() {
171
172   Threads.main()->wait_for_search_finished();
173
174   Time.availableNodes = 0;
175   TT.clear();
176   Threads.clear();
177   Tablebases::init(Options["SyzygyPath"]); // Free mapped files
178 }
179
180
181 /// MainThread::search() is started when the program receives the UCI 'go'
182 /// command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
183
184 void MainThread::search() {
185
186   if (Limits.perft)
187   {
188       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft);
189       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
190       return;
191   }
192
193   Color us = rootPos.side_to_move();
194   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
195   TT.new_search();
196
197   Eval::NNUE::verify();
198
199   if (rootMoves.empty())
200   {
201       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
202       sync_cout << "info depth 0 score "
203                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
204                 << sync_endl;
205   }
206   else
207   {
208       Threads.start_searching(); // start non-main threads
209       Thread::search();          // main thread start searching
210   }
211
212   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
213   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
214   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
215   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
216   // until the GUI sends one of those commands.
217
218   while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
219   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
220
221   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
222   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
223   Threads.stop = true;
224
225   // Wait until all threads have finished
226   Threads.wait_for_search_finished();
227
228   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
229   // the available ones before exiting.
230   if (Limits.npmsec)
231       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
232
233   Thread* bestThread = this;
234   Skill skill = Skill(Options["Skill Level"], Options["UCI_LimitStrength"] ? int(Options["UCI_Elo"]) : 0);
235
236   if (   int(Options["MultiPV"]) == 1
237       && !Limits.depth
238       && !skill.enabled()
239       && rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
240       bestThread = Threads.get_best_thread();
241
242   bestPreviousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
243   bestPreviousAverageScore = bestThread->rootMoves[0].averageScore;
244
245   for (Thread* th : Threads)
246     th->previousDepth = bestThread->completedDepth;
247
248   // Send again PV info if we have a new best thread
249   if (bestThread != this)
250       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth) << sync_endl;
251
252   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
253
254   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
255       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
256
257   std::cout << sync_endl;
258 }
259
260
261 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
262 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
263 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
264
265 void Thread::search() {
266
267   // To allow access to (ss-7) up to (ss+2), the stack must be oversized.
268   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
269   // which accesses its argument at ss-6, also near the root.
270   // The latter is needed for statScore and killer initialization.
271   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
272   Move  pv[MAX_PLY+1];
273   Value alpha, beta, delta;
274   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
275   Depth lastBestMoveDepth = 0;
276   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
277   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
278   Color us = rootPos.side_to_move();
279   int iterIdx = 0;
280
281   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
282   for (int i = 7; i > 0; --i)
283   {
284       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
285       (ss-i)->staticEval = VALUE_NONE;
286   }
287
288   for (int i = 0; i <= MAX_PLY + 2; ++i)
289       (ss+i)->ply = i;
290
291   ss->pv = pv;
292
293   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
294   beta = VALUE_INFINITE;
295
296   if (mainThread)
297   {
298       if (mainThread->bestPreviousScore == VALUE_INFINITE)
299           for (int i = 0; i < 4; ++i)
300               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
301       else
302           for (int i = 0; i < 4; ++i)
303               mainThread->iterValue[i] = mainThread->bestPreviousScore;
304   }
305
306   size_t multiPV = size_t(Options["MultiPV"]);
307   Skill skill(Options["Skill Level"], Options["UCI_LimitStrength"] ? int(Options["UCI_Elo"]) : 0);
308
309   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
310   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
311   if (skill.enabled())
312       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
313
314   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
315
316   complexityAverage.set(153, 1);
317
318   optimism[us] = optimism[~us] = VALUE_ZERO;
319
320   int searchAgainCounter = 0;
321
322   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
323   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
324          && !Threads.stop
325          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth > Limits.depth))
326   {
327       // Age out PV variability metric
328       if (mainThread)
329           totBestMoveChanges /= 2;
330
331       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
332       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
333       for (RootMove& rm : rootMoves)
334           rm.previousScore = rm.score;
335
336       size_t pvFirst = 0;
337       pvLast = 0;
338
339       if (!Threads.increaseDepth)
340          searchAgainCounter++;
341
342       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
343       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
344       {
345           if (pvIdx == pvLast)
346           {
347               pvFirst = pvLast;
348               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
349                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
350                       break;
351           }
352
353           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
354           selDepth = 0;
355
356           // Reset aspiration window starting size
357           if (rootDepth >= 4)
358           {
359               Value prev = rootMoves[pvIdx].averageScore;
360               delta = Value(10) + int(prev) * prev / 15400;
361               alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
362               beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
363
364               // Adjust optimism based on root move's previousScore
365               int opt = 116 * prev / (std::abs(prev) + 170);
366               optimism[ us] = Value(opt);
367               optimism[~us] = -optimism[us];
368           }
369
370           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
371           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
372           // high/low anymore.
373           int failedHighCnt = 0;
374           while (true)
375           {
376               // Adjust the effective depth searched, but ensuring at least one effective increment for every
377               // four searchAgain steps (see issue #2717).
378               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - 3 * (searchAgainCounter + 1) / 4);
379               bestValue = Stockfish::search<Root>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
380
381               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
382               // is done with a stable algorithm because all the values but the
383               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
384               // and we want to keep the same order for all the moves except the
385               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
386               // search the already searched PV lines are preserved.
387               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
388
389               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
390               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
391               // the previous iteration.
392               if (Threads.stop)
393                   break;
394
395               // When failing high/low give some update (without cluttering
396               // the UI) before a re-search.
397               if (   mainThread
398                   && multiPV == 1
399                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
400                   && Time.elapsed() > 3000)
401                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth) << sync_endl;
402
403               // In case of failing low/high increase aspiration window and
404               // re-search, otherwise exit the loop.
405               if (bestValue <= alpha)
406               {
407                   beta = (alpha + beta) / 2;
408                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
409
410                   failedHighCnt = 0;
411                   if (mainThread)
412                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
413               }
414               else if (bestValue >= beta)
415               {
416                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
417                   ++failedHighCnt;
418               }
419               else
420                   break;
421
422               delta += delta / 4 + 2;
423
424               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
425           }
426
427           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
428           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
429
430           if (    mainThread
431               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
432               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth) << sync_endl;
433       }
434
435       if (!Threads.stop)
436           completedDepth = rootDepth;
437
438       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
439          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
440          lastBestMoveDepth = rootDepth;
441       }
442
443       // Have we found a "mate in x"?
444       if (   Limits.mate
445           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
446           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
447           Threads.stop = true;
448
449       if (!mainThread)
450           continue;
451
452       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
453       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
454           skill.pick_best(multiPV);
455
456       // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
457       for (Thread* th : Threads)
458       {
459           totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
460           th->bestMoveChanges = 0;
461       }
462
463       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
464       if (    Limits.use_time_management()
465           && !Threads.stop
466           && !mainThread->stopOnPonderhit)
467       {
468           double fallingEval = (71 + 12 * (mainThread->bestPreviousAverageScore - bestValue)
469                                     +  6 * (mainThread->iterValue[iterIdx] - bestValue)) / 656.7;
470           fallingEval = std::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
471
472           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
473           timeReduction = lastBestMoveDepth + 9 < completedDepth ? 1.37 : 0.65;
474           double reduction = (1.4 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.15 * timeReduction);
475           double bestMoveInstability = 1 + 1.7 * totBestMoveChanges / Threads.size();
476           int complexity = mainThread->complexityAverage.value();
477           double complexPosition = std::min(1.0 + (complexity - 261) / 1738.7, 1.5);
478
479           double totalTime = Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability * complexPosition;
480
481           // Cap used time in case of a single legal move for a better viewer experience in tournaments
482           // yielding correct scores and sufficiently fast moves.
483           if (rootMoves.size() == 1)
484               totalTime = std::min(500.0, totalTime);
485
486           // Stop the search if we have exceeded the totalTime
487           if (Time.elapsed() > totalTime)
488           {
489               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
490               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
491               if (mainThread->ponder)
492                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
493               else
494                   Threads.stop = true;
495           }
496           else if (   !mainThread->ponder
497                    && Time.elapsed() > totalTime * 0.53)
498               Threads.increaseDepth = false;
499           else
500               Threads.increaseDepth = true;
501       }
502
503       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
504       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
505   }
506
507   if (!mainThread)
508       return;
509
510   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
511
512   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
513   if (skill.enabled())
514       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
515                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
516 }
517
518
519 namespace {
520
521   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
522
523   template <NodeType nodeType>
524   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
525
526     constexpr bool PvNode = nodeType != NonPV;
527     constexpr bool rootNode = nodeType == Root;
528     const Depth maxNextDepth = rootNode ? depth : depth + 1;
529
530     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
531     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
532     if (   !rootNode
533         && pos.rule50_count() >= 3
534         && alpha < VALUE_DRAW
535         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
536     {
537         alpha = value_draw(pos.this_thread());
538         if (alpha >= beta)
539             return alpha;
540     }
541
542     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
543     if (depth <= 0)
544         return qsearch<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta);
545
546     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
547     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
548     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
549     assert(!(PvNode && cutNode));
550
551     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
552     StateInfo st;
553     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
554
555     TTEntry* tte;
556     Key posKey;
557     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
558     Depth extension, newDepth;
559     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue, probCutBeta;
560     bool givesCheck, improving, priorCapture, singularQuietLMR;
561     bool capture, moveCountPruning, ttCapture;
562     Piece movedPiece;
563     int moveCount, captureCount, quietCount, improvement, complexity;
564
565     // Step 1. Initialize node
566     Thread* thisThread = pos.this_thread();
567     ss->inCheck        = pos.checkers();
568     priorCapture       = pos.captured_piece();
569     Color us           = pos.side_to_move();
570     moveCount          = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
571     bestValue          = -VALUE_INFINITE;
572     maxValue           = VALUE_INFINITE;
573
574     // Check for the available remaining time
575     if (thisThread == Threads.main())
576         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
577
578     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
579     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
580         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
581
582     if (!rootNode)
583     {
584         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
585         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
586             || pos.is_draw(ss->ply)
587             || ss->ply >= MAX_PLY)
588             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
589                                                         : value_draw(pos.this_thread());
590
591         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
592         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
593         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
594         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
595         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
596         // mate. In this case return a fail-high score.
597         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
598         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
599         if (alpha >= beta)
600             return alpha;
601     }
602     else
603         thisThread->rootDelta = beta - alpha;
604
605     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
606
607     (ss+1)->ttPv         = false;
608     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
609     (ss+2)->killers[0]   = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
610     (ss+2)->cutoffCnt    = 0;
611     ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions;
612     Square prevSq        = to_sq((ss-1)->currentMove);
613
614     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
615     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
616     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
617     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
618     // LMR which are based on the statScore of parent position.
619     if (!rootNode)
620         (ss+2)->statScore = 0;
621
622     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
623     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
624     // position key in case of an excluded move.
625     excludedMove = ss->excludedMove;
626     posKey = excludedMove == MOVE_NONE ? pos.key() : pos.key() ^ make_key(excludedMove);
627     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
628     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
629     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
630             : ss->ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
631     ttCapture = ttMove && pos.capture(ttMove);
632     if (!excludedMove)
633         ss->ttPv = PvNode || (ss->ttHit && tte->is_pv());
634
635     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
636     if (  !PvNode
637         && ss->ttHit
638         && tte->depth() > depth - (tte->bound() == BOUND_EXACT)
639         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
640         && (tte->bound() & (ttValue >= beta ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
641     {
642         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit (~2 Elo)
643         if (ttMove)
644         {
645             if (ttValue >= beta)
646             {
647                 // Bonus for a quiet ttMove that fails high (~2 Elo)
648                 if (!ttCapture)
649                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth));
650
651                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply (~0 Elo on STC, ~2 Elo on LTC)
652                 if ((ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
653                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
654             }
655             // Penalty for a quiet ttMove that fails low (~1 Elo)
656             else if (!ttCapture)
657             {
658                 int penalty = -stat_bonus(depth);
659                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
660                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
661             }
662         }
663
664         // Partial workaround for the graph history interaction problem
665         // For high rule50 counts don't produce transposition table cutoffs.
666         if (pos.rule50_count() < 90)
667             return ttValue;
668     }
669
670     // Step 5. Tablebases probe
671     if (!rootNode && TB::Cardinality)
672     {
673         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
674
675         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
676             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
677             &&  pos.rule50_count() == 0
678             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
679         {
680             TB::ProbeState err;
681             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
682
683             // Force check of time on the next occasion
684             if (thisThread == Threads.main())
685                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
686
687             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
688             {
689                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
690
691                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
692
693                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
694                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
695                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
696                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
697
698                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
699                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
700
701                 if (    b == BOUND_EXACT
702                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
703                 {
704                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, b,
705                               std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
706                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
707
708                     return value;
709                 }
710
711                 if (PvNode)
712                 {
713                     if (b == BOUND_LOWER)
714                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
715                     else
716                         maxValue = value;
717                 }
718             }
719         }
720     }
721
722     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
723
724     // Step 6. Static evaluation of the position
725     if (ss->inCheck)
726     {
727         // Skip early pruning when in check
728         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
729         improving = false;
730         improvement = 0;
731         complexity = 0;
732         goto moves_loop;
733     }
734     else if (ss->ttHit)
735     {
736         // Never assume anything about values stored in TT
737         ss->staticEval = eval = tte->eval();
738         if (eval == VALUE_NONE)
739             ss->staticEval = eval = evaluate(pos, &complexity);
740         else // Fall back to (semi)classical complexity for TT hits, the NNUE complexity is lost
741             complexity = abs(ss->staticEval - pos.psq_eg_stm());
742
743         // ttValue can be used as a better position evaluation (~7 Elo)
744         if (    ttValue != VALUE_NONE
745             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
746             eval = ttValue;
747     }
748     else
749     {
750         ss->staticEval = eval = evaluate(pos, &complexity);
751
752         // Save static evaluation into transposition table
753         if (!excludedMove)
754             tte->save(posKey, VALUE_NONE, ss->ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
755     }
756
757     thisThread->complexityAverage.update(complexity);
758
759     // Use static evaluation difference to improve quiet move ordering (~4 Elo)
760     if (is_ok((ss-1)->currentMove) && !(ss-1)->inCheck && !priorCapture)
761     {
762         int bonus = std::clamp(-19 * int((ss-1)->staticEval + ss->staticEval), -1940, 1940);
763         thisThread->mainHistory[~us][from_to((ss-1)->currentMove)] << bonus;
764     }
765
766     // Set up the improvement variable, which is the difference between the current
767     // static evaluation and the previous static evaluation at our turn (if we were
768     // in check at our previous move we look at the move prior to it). The improvement
769     // margin and the improving flag are used in various pruning heuristics.
770     improvement =   (ss-2)->staticEval != VALUE_NONE ? ss->staticEval - (ss-2)->staticEval
771                   : (ss-4)->staticEval != VALUE_NONE ? ss->staticEval - (ss-4)->staticEval
772                   :                                    172;
773     improving = improvement > 0;
774
775     // Step 7. Razoring (~1 Elo).
776     // If eval is really low check with qsearch if it can exceed alpha, if it can't,
777     // return a fail low.
778     if (eval < alpha - 394 - 255 * depth * depth)
779     {
780         value = qsearch<NonPV>(pos, ss, alpha - 1, alpha);
781         if (value < alpha)
782             return value;
783     }
784
785     // Step 8. Futility pruning: child node (~40 Elo).
786     // The depth condition is important for mate finding.
787     if (   !ss->ttPv
788         &&  depth < 8
789         &&  eval - futility_margin(depth, improving) - (ss-1)->statScore / 304 >= beta
790         &&  eval >= beta
791         &&  eval < 28580) // larger than VALUE_KNOWN_WIN, but smaller than TB wins
792         return eval;
793
794     // Step 9. Null move search with verification search (~35 Elo)
795     if (   !PvNode
796         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
797         && (ss-1)->statScore < 18200
798         &&  eval >= beta
799         &&  eval >= ss->staticEval
800         &&  ss->staticEval >= beta - 20 * depth - improvement / 14 + 235 + complexity / 24
801         && !excludedMove
802         &&  pos.non_pawn_material(us)
803         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
804     {
805         assert(eval - beta >= 0);
806
807         // Null move dynamic reduction based on depth, eval and complexity of position
808         Depth R = std::min(int(eval - beta) / 165, 6) + depth / 3 + 4 - (complexity > 800);
809
810         ss->currentMove = MOVE_NULL;
811         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
812
813         pos.do_null_move(st);
814
815         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
816
817         pos.undo_null_move();
818
819         if (nullValue >= beta)
820         {
821             // Do not return unproven mate or TB scores
822             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
823                 nullValue = beta;
824
825             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 14))
826                 return nullValue;
827
828             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
829
830             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
831             // for us, until ply exceeds nmpMinPly.
832             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
833             thisThread->nmpColor = us;
834
835             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
836
837             thisThread->nmpMinPly = 0;
838
839             if (v >= beta)
840                 return nullValue;
841         }
842     }
843
844     probCutBeta = beta + 180 - 54 * improving;
845
846     // Step 10. ProbCut (~10 Elo)
847     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
848     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
849     if (   !PvNode
850         &&  depth > 4
851         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
852         // if value from transposition table is lower than probCutBeta, don't attempt probCut
853         // there and in further interactions with transposition table cutoff depth is set to depth - 3
854         // because probCut search has depth set to depth - 4 but we also do a move before it
855         // so effective depth is equal to depth - 3
856         && !(   ss->ttHit
857              && tte->depth() >= depth - 3
858              && ttValue != VALUE_NONE
859              && ttValue < probCutBeta))
860     {
861         assert(probCutBeta < VALUE_INFINITE);
862
863         MovePicker mp(pos, ttMove, probCutBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
864
865         while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
866             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
867             {
868                 assert(pos.capture(move) || promotion_type(move) == QUEEN);
869
870                 ss->currentMove = move;
871                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
872                                                                           [true]
873                                                                           [pos.moved_piece(move)]
874                                                                           [to_sq(move)];
875
876                 pos.do_move(move, st);
877
878                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
879                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1);
880
881                 // If the qsearch held, perform the regular search
882                 if (value >= probCutBeta)
883                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1, depth - 4, !cutNode);
884
885                 pos.undo_move(move);
886
887                 if (value >= probCutBeta)
888                 {
889                     // Save ProbCut data into transposition table
890                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, BOUND_LOWER, depth - 3, move, ss->staticEval);
891                     return value;
892                 }
893             }
894     }
895
896     // Step 11. If the position is not in TT, decrease depth by 3.
897     // Use qsearch if depth is equal or below zero (~9 Elo)
898     if (    PvNode
899         && !ttMove)
900         depth -= 3;
901
902     if (depth <= 0)
903         return qsearch<PV>(pos, ss, alpha, beta);
904
905     if (    cutNode
906         &&  depth >= 9
907         && !ttMove)
908         depth -= 2;
909
910 moves_loop: // When in check, search starts here
911
912     // Step 12. A small Probcut idea, when we are in check (~4 Elo)
913     probCutBeta = beta + 402;
914     if (   ss->inCheck
915         && !PvNode
916         && depth >= 2
917         && ttCapture
918         && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
919         && tte->depth() >= depth - 3
920         && ttValue >= probCutBeta
921         && abs(ttValue) <= VALUE_KNOWN_WIN
922         && abs(beta) <= VALUE_KNOWN_WIN
923        )
924         return probCutBeta;
925
926
927     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
928                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
929                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
930
931     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
932
933     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
934                                       &captureHistory,
935                                       contHist,
936                                       countermove,
937                                       ss->killers);
938
939     value = bestValue;
940     moveCountPruning = singularQuietLMR = false;
941
942     // Indicate PvNodes that will probably fail low if the node was searched
943     // at a depth equal or greater than the current depth, and the result of this search was a fail low.
944     bool likelyFailLow =    PvNode
945                          && ttMove
946                          && (tte->bound() & BOUND_UPPER)
947                          && tte->depth() >= depth;
948
949     // Step 13. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
950     // or a beta cutoff occurs.
951     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
952     {
953       assert(is_ok(move));
954
955       if (move == excludedMove)
956           continue;
957
958       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
959       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
960       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
961       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
962       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
963                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
964           continue;
965
966       // Check for legality
967       if (!rootNode && !pos.legal(move))
968           continue;
969
970       ss->moveCount = ++moveCount;
971
972       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
973           sync_cout << "info depth " << depth
974                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
975                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
976       if (PvNode)
977           (ss+1)->pv = nullptr;
978
979       extension = 0;
980       capture = pos.capture(move);
981       movedPiece = pos.moved_piece(move);
982       givesCheck = pos.gives_check(move);
983
984       // Calculate new depth for this move
985       newDepth = depth - 1;
986
987       Value delta = beta - alpha;
988
989       // Step 14. Pruning at shallow depth (~120 Elo). Depth conditions are important for mate finding.
990       if (  !rootNode
991           && pos.non_pawn_material(us)
992           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
993       {
994           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold (~8 Elo)
995           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
996
997           // Reduced depth of the next LMR search
998           int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount, delta, thisThread->rootDelta), 0);
999
1000           if (   capture
1001               || givesCheck)
1002           {
1003               // Futility pruning for captures (~2 Elo)
1004               if (   !givesCheck
1005                   && !PvNode
1006                   && lmrDepth < 7
1007                   && !ss->inCheck
1008                   && ss->staticEval + 185 + 203 * lmrDepth + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))]
1009                    + captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] / 6 < alpha)
1010                   continue;
1011
1012               // SEE based pruning (~11 Elo)
1013               if (!pos.see_ge(move, Value(-220) * depth))
1014                   continue;
1015           }
1016           else
1017           {
1018               int history =   (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1019                             + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1020                             + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)];
1021
1022               // Continuation history based pruning (~2 Elo)
1023               if (   lmrDepth < 5
1024                   && history < -4180 * (depth - 1))
1025                   continue;
1026
1027               history += 2 * thisThread->mainHistory[us][from_to(move)];
1028
1029               lmrDepth += history / 7208;
1030               lmrDepth = std::max(lmrDepth, -2);
1031
1032               // Futility pruning: parent node (~13 Elo)
1033               if (   !ss->inCheck
1034                   && lmrDepth < 13
1035                   && ss->staticEval + 103 + 136 * lmrDepth <= alpha)
1036                   continue;
1037
1038               lmrDepth = std::max(lmrDepth, 0);
1039
1040               // Prune moves with negative SEE (~4 Elo)
1041               if (!pos.see_ge(move, Value(-25 * lmrDepth * lmrDepth - 16 * lmrDepth)))
1042                   continue;
1043           }
1044       }
1045
1046       // Step 15. Extensions (~100 Elo)
1047       // We take care to not overdo to avoid search getting stuck.
1048       if (ss->ply < thisThread->rootDepth * 2)
1049       {
1050           // Singular extension search (~94 Elo). If all moves but one fail low on a
1051           // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1052           // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1053           // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1054           // result is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove.
1055           if (   !rootNode
1056               &&  depth >= 4 - (thisThread->previousDepth > 24) + 2 * (PvNode && tte->is_pv())
1057               &&  move == ttMove
1058               && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1059            /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1060               &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1061               && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1062               &&  tte->depth() >= depth - 3)
1063           {
1064               Value singularBeta = ttValue - (3 + (ss->ttPv && !PvNode)) * depth;
1065               Depth singularDepth = (depth - 1) / 2;
1066
1067               ss->excludedMove = move;
1068               value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1069               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1070
1071               if (value < singularBeta)
1072               {
1073                   extension = 1;
1074                   singularQuietLMR = !ttCapture;
1075
1076                   // Avoid search explosion by limiting the number of double extensions
1077                   if (  !PvNode
1078                       && value < singularBeta - 25
1079                       && ss->doubleExtensions <= 10)
1080                   {
1081                       extension = 2;
1082                       depth += depth < 12;
1083                   }
1084               }
1085
1086               // Multi-cut pruning
1087               // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1088               // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1089               // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1090               // a soft bound.
1091               else if (singularBeta >= beta)
1092                   return singularBeta;
1093
1094               // If the eval of ttMove is greater than beta, we reduce it (negative extension)
1095               else if (ttValue >= beta)
1096                   extension = -2;
1097
1098               // If the eval of ttMove is less than alpha and value, we reduce it (negative extension)
1099               else if (ttValue <= alpha && ttValue <= value)
1100                   extension = -1;
1101           }
1102
1103           // Check extensions (~1 Elo)
1104           else if (   givesCheck
1105                    && depth > 9
1106                    && abs(ss->staticEval) > 78)
1107               extension = 1;
1108
1109           // Quiet ttMove extensions (~1 Elo)
1110           else if (   PvNode
1111                    && move == ttMove
1112                    && move == ss->killers[0]
1113                    && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] >= 5600)
1114               extension = 1;
1115       }
1116
1117       // Add extension to new depth
1118       newDepth += extension;
1119       ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions + (extension == 2);
1120
1121       // Speculative prefetch as early as possible
1122       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1123
1124       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1125       ss->currentMove = move;
1126       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1127                                                                 [capture]
1128                                                                 [movedPiece]
1129                                                                 [to_sq(move)];
1130
1131       // Step 16. Make the move
1132       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1133
1134       Depth r = reduction(improving, depth, moveCount, delta, thisThread->rootDelta);
1135
1136       // Decrease reduction if position is or has been on the PV
1137       // and node is not likely to fail low. (~3 Elo)
1138       if (   ss->ttPv
1139           && !likelyFailLow)
1140           r -= 2;
1141
1142       // Decrease reduction if opponent's move count is high (~1 Elo)
1143       if ((ss-1)->moveCount > 7)
1144           r--;
1145
1146       // Increase reduction for cut nodes (~3 Elo)
1147       if (cutNode)
1148           r += 2;
1149
1150       // Increase reduction if ttMove is a capture (~3 Elo)
1151       if (ttCapture)
1152           r++;
1153
1154       // Decrease reduction for PvNodes based on depth
1155       if (PvNode)
1156           r -= 1 + 11 / (3 + depth);
1157
1158       // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~1 Elo)
1159       if (singularQuietLMR)
1160           r--;
1161
1162       // Decrease reduction if we move a threatened piece (~1 Elo)
1163       if (   depth > 9
1164           && (mp.threatenedPieces & from_sq(move)))
1165           r--;
1166
1167       // Increase reduction if next ply has a lot of fail high
1168       if ((ss+1)->cutoffCnt > 3)
1169           r++;
1170
1171       ss->statScore =  2 * thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1172                      + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1173                      + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1174                      + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1175                      - 4467;
1176
1177       // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1178       r -= ss->statScore / (12800 + 4410 * (depth > 7 && depth < 19));
1179
1180       // Step 17. Late moves reduction / extension (LMR, ~117 Elo)
1181       // We use various heuristics for the sons of a node after the first son has
1182       // been searched. In general we would like to reduce them, but there are many
1183       // cases where we extend a son if it has good chances to be "interesting".
1184       if (    depth >= 2
1185           &&  moveCount > 1 + (PvNode && ss->ply <= 1)
1186           && (   !ss->ttPv
1187               || !capture
1188               || (cutNode && (ss-1)->moveCount > 1)))
1189       {
1190           // In general we want to cap the LMR depth search at newDepth, but when
1191           // reduction is negative, we allow this move a limited search extension
1192           // beyond the first move depth. This may lead to hidden double extensions.
1193           Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth + 1);
1194
1195           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1196
1197           // Do full depth search when reduced LMR search fails high
1198           if (value > alpha && d < newDepth)
1199           {
1200               // Adjust full depth search based on LMR results - if result
1201               // was good enough search deeper, if it was bad enough search shallower
1202               const bool doDeeperSearch = value > (alpha + 66 + 11 * (newDepth - d));
1203               const bool doEvenDeeperSearch = value > alpha + 582 && ss->doubleExtensions <= 5;
1204               const bool doShallowerSearch = value < bestValue + newDepth;
1205
1206               ss->doubleExtensions = ss->doubleExtensions + doEvenDeeperSearch;
1207
1208               newDepth += doDeeperSearch - doShallowerSearch + doEvenDeeperSearch;
1209
1210               if (newDepth > d)
1211                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1212
1213               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1214                                         : -stat_bonus(newDepth);
1215
1216               if (capture)
1217                   bonus /= 6;
1218
1219               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1220           }
1221       }
1222
1223       // Step 18. Full depth search when LMR is skipped. If expected reduction is high, reduce its depth by 1.
1224       else if (!PvNode || moveCount > 1)
1225       {
1226                // Increase reduction for cut nodes and not ttMove (~1 Elo)
1227                if (!ttMove && cutNode)
1228                          r += 2;
1229
1230                value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth - (r > 4), !cutNode);
1231       }
1232
1233       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1234       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1235       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1236       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1237       {
1238           (ss+1)->pv = pv;
1239           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1240
1241           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha,
1242                               std::min(maxNextDepth, newDepth), false);
1243       }
1244
1245       // Step 19. Undo move
1246       pos.undo_move(move);
1247
1248       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1249
1250       // Step 20. Check for a new best move
1251       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1252       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1253       // updating best move, PV and TT.
1254       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1255           return VALUE_ZERO;
1256
1257       if (rootNode)
1258       {
1259           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1260                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1261
1262           rm.averageScore = rm.averageScore != -VALUE_INFINITE ? (2 * value + rm.averageScore) / 3 : value;
1263
1264           // PV move or new best move?
1265           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1266           {
1267               rm.score =  rm.uciScore = value;
1268               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1269               rm.scoreLowerbound = rm.scoreUpperbound = false;
1270
1271               if (value >= beta) {
1272                  rm.scoreLowerbound = true;
1273                  rm.uciScore = beta;
1274               }
1275               else if (value <= alpha) {
1276                  rm.scoreUpperbound = true;
1277                  rm.uciScore = alpha;
1278               }
1279               rm.pv.resize(1);
1280
1281               assert((ss+1)->pv);
1282
1283               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1284                   rm.pv.push_back(*m);
1285
1286               // We record how often the best move has been changed in each iteration.
1287               // This information is used for time management. In MultiPV mode,
1288               // we must take care to only do this for the first PV line.
1289               if (   moveCount > 1
1290                   && !thisThread->pvIdx)
1291                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1292           }
1293           else
1294               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1295               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1296               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1297               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1298       }
1299
1300       if (value > bestValue)
1301       {
1302           bestValue = value;
1303
1304           if (value > alpha)
1305           {
1306               bestMove = move;
1307
1308               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1309                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1310
1311               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1312               {
1313                   alpha = value;
1314
1315                   // Reduce other moves if we have found at least one score improvement
1316                   if (   depth > 1
1317                       && depth < 6
1318                       && beta  <  VALUE_KNOWN_WIN
1319                       && alpha > -VALUE_KNOWN_WIN)
1320                       depth -= 1;
1321
1322                   assert(depth > 0);
1323               }
1324               else
1325               {
1326                   ss->cutoffCnt++;
1327                   assert(value >= beta); // Fail high
1328                   break;
1329               }
1330           }
1331       }
1332
1333
1334       // If the move is worse than some previously searched move, remember it to update its stats later
1335       if (move != bestMove)
1336       {
1337           if (capture && captureCount < 32)
1338               capturesSearched[captureCount++] = move;
1339
1340           else if (!capture && quietCount < 64)
1341               quietsSearched[quietCount++] = move;
1342       }
1343     }
1344
1345     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1346     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1347     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1348     /*
1349        if (Threads.stop)
1350         return VALUE_DRAW;
1351     */
1352
1353     // Step 21. Check for mate and stalemate
1354     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1355     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1356     // return a fail low score.
1357
1358     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1359
1360     if (!moveCount)
1361         bestValue = excludedMove ? alpha :
1362                     ss->inCheck  ? mated_in(ss->ply)
1363                                  : VALUE_DRAW;
1364
1365     // If there is a move which produces search value greater than alpha we update stats of searched moves
1366     else if (bestMove)
1367         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1368                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1369
1370     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1371     else if (   (depth >= 5 || PvNode || bestValue < alpha - 65 * depth)
1372              && !priorCapture)
1373     {
1374         // Extra bonuses for PV/Cut nodes or bad fail lows
1375         int bonus = 1 + (PvNode || cutNode) + (bestValue < alpha - 88 * depth);
1376         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth) * bonus);
1377     }
1378
1379     if (PvNode)
1380         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1381
1382     // If no good move is found and the previous position was ttPv, then the previous
1383     // opponent move is probably good and the new position is added to the search tree.
1384     if (bestValue <= alpha)
1385         ss->ttPv = ss->ttPv || ((ss-1)->ttPv && depth > 3);
1386
1387     // Write gathered information in transposition table
1388     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1389         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ss->ttPv,
1390                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1391                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1392                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1393
1394     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1395
1396     return bestValue;
1397   }
1398
1399
1400   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1401   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1402   // (~155 elo)
1403   template <NodeType nodeType>
1404   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1405
1406     static_assert(nodeType != Root);
1407     constexpr bool PvNode = nodeType == PV;
1408
1409     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1410     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1411     assert(depth <= 0);
1412
1413     Move pv[MAX_PLY+1];
1414     StateInfo st;
1415     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
1416
1417     TTEntry* tte;
1418     Key posKey;
1419     Move ttMove, move, bestMove;
1420     Depth ttDepth;
1421     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase;
1422     bool pvHit, givesCheck, capture;
1423     int moveCount;
1424
1425     if (PvNode)
1426     {
1427         (ss+1)->pv = pv;
1428         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1429     }
1430
1431     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1432     bestMove = MOVE_NONE;
1433     ss->inCheck = pos.checkers();
1434     moveCount = 0;
1435
1436     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1437     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1438         || ss->ply >= MAX_PLY)
1439         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1440
1441     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1442
1443     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1444     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1445     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1446     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1447                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1448     // Transposition table lookup
1449     posKey = pos.key();
1450     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
1451     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1452     ttMove = ss->ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1453     pvHit = ss->ttHit && tte->is_pv();
1454
1455     if (  !PvNode
1456         && ss->ttHit
1457         && tte->depth() >= ttDepth
1458         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1459         && (tte->bound() & (ttValue >= beta ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1460         return ttValue;
1461
1462     // Evaluate the position statically
1463     if (ss->inCheck)
1464     {
1465         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1466         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1467     }
1468     else
1469     {
1470         if (ss->ttHit)
1471         {
1472             // Never assume anything about values stored in TT
1473             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1474                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1475
1476             // ttValue can be used as a better position evaluation (~13 Elo)
1477             if (    ttValue != VALUE_NONE
1478                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1479                 bestValue = ttValue;
1480         }
1481         else
1482             // In case of null move search use previous static eval with a different sign
1483             ss->staticEval = bestValue =
1484             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1485                                              : -(ss-1)->staticEval;
1486
1487         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1488         if (bestValue >= beta)
1489         {
1490             // Save gathered info in transposition table
1491             if (!ss->ttHit)
1492                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1493                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1494
1495             return bestValue;
1496         }
1497
1498         if (PvNode && bestValue > alpha)
1499             alpha = bestValue;
1500
1501         futilityBase = bestValue + 158;
1502     }
1503
1504     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1505                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1506                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1507
1508     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1509     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1510     // queen promotions, and other checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1511     // will be generated.
1512     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1513     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1514                                       &thisThread->captureHistory,
1515                                       contHist,
1516                                       prevSq);
1517
1518     int quietCheckEvasions = 0;
1519
1520     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1521     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1522     {
1523       assert(is_ok(move));
1524
1525       // Check for legality
1526       if (!pos.legal(move))
1527           continue;
1528
1529       givesCheck = pos.gives_check(move);
1530       capture = pos.capture(move);
1531
1532       moveCount++;
1533
1534       // Futility pruning and moveCount pruning (~10 Elo)
1535       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1536           && !givesCheck
1537           &&  to_sq(move) != prevSq
1538           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1539           &&  type_of(move) != PROMOTION)
1540       {
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 (~5 Elo)
1560       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1561           && !pos.see_ge(move))
1562           continue;
1563
1564       // Speculative prefetch as early as possible
1565       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1566
1567       ss->currentMove = move;
1568       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1569                                                                 [capture]
1570                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1571                                                                 [to_sq(move)];
1572
1573       // Continuation history based pruning (~3 Elo)
1574       if (   !capture
1575           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1576           && (*contHist[0])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < 0
1577           && (*contHist[1])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < 0)
1578           continue;
1579
1580       // We prune after 2nd quiet check evasion where being 'in check' is implicitly checked through the counter
1581       // and being a 'quiet' apart from being a tt move is assumed after an increment because captures are pushed ahead.
1582       if (   bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1583           && quietCheckEvasions > 1)
1584           break;
1585
1586       quietCheckEvasions += !capture && ss->inCheck;
1587
1588       // Make and search the move
1589       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1590       value = -qsearch<nodeType>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1591       pos.undo_move(move);
1592
1593       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1594
1595       // Check for a new best move
1596       if (value > bestValue)
1597       {
1598           bestValue = value;
1599
1600           if (value > alpha)
1601           {
1602               bestMove = move;
1603
1604               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1605                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1606
1607               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1608                   alpha = value;
1609               else
1610                   break; // Fail high
1611           }
1612        }
1613     }
1614
1615     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1616     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1617     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1618     {
1619         assert(!MoveList<LEGAL>(pos).size());
1620
1621         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1622     }
1623
1624     // Save gathered info in transposition table
1625     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1626               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER,
1627               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1628
1629     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1630
1631     return bestValue;
1632   }
1633
1634
1635   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1636   // "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1637   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1638
1639   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1640
1641     assert(v != VALUE_NONE);
1642
1643     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1644           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1645   }
1646
1647
1648   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1649   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1650   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root". However,
1651   // for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1652   // and the graph history interaction, we return an optimal TB score instead.
1653
1654   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1655
1656     if (v == VALUE_NONE)
1657         return VALUE_NONE;
1658
1659     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1660     {
1661         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1662             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1663
1664         return v - ply;
1665     }
1666
1667     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1668     {
1669         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1670             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1671
1672         return v + ply;
1673     }
1674
1675     return v;
1676   }
1677
1678
1679   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1680
1681   void update_pv(Move* pv, Move move, const Move* childPv) {
1682
1683     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1684         *pv++ = *childPv++;
1685     *pv = MOVE_NONE;
1686   }
1687
1688
1689   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1690
1691   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1692                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1693
1694     Color us = pos.side_to_move();
1695     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1696     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1697     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1698     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1699     int bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1700
1701     if (!pos.capture(bestMove))
1702     {
1703         int bonus2 = bestValue > beta + 146 ? bonus1               // larger bonus
1704                                             : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
1705
1706         // Increase stats for the best move in case it was a quiet move
1707         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2);
1708
1709         // Decrease stats for all non-best quiet moves
1710         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1711         {
1712             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1713             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1714         }
1715     }
1716     else
1717         // Increase stats for the best move in case it was a capture move
1718         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1719
1720     // Extra penalty for a quiet early move that was not a TT move or
1721     // main killer move in previous ply when it gets refuted.
1722     if (   ((ss-1)->moveCount == 1 + (ss-1)->ttHit || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1723         && !pos.captured_piece())
1724             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1725
1726     // Decrease stats for all non-best capture moves
1727     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1728     {
1729         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1730         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1731         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1732     }
1733   }
1734
1735
1736   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1737   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1738
1739   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1740
1741     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1742     {
1743         // Only update first 2 continuation histories if we are in check
1744         if (ss->inCheck && i > 2)
1745             break;
1746         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1747             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1748     }
1749   }
1750
1751
1752   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1753
1754   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus) {
1755
1756     // Update killers
1757     if (ss->killers[0] != move)
1758     {
1759         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1760         ss->killers[0] = move;
1761     }
1762
1763     Color us = pos.side_to_move();
1764     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1765     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1766     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1767
1768     // Update countermove history
1769     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1770     {
1771         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1772         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1773     }
1774   }
1775
1776   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1777   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1778
1779   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1780
1781     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1782     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1783
1784     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1785     Value topScore = rootMoves[0].score;
1786     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1787     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1788     double weakness = 120 - 2 * level;
1789
1790     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1791     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1792     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1793     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1794     {
1795         // This is our magic formula
1796         int push = int((  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1797                         + delta * (rng.rand<unsigned>() % int(weakness))) / 128);
1798
1799         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1800         {
1801             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1802             best = rootMoves[i].pv[0];
1803         }
1804     }
1805
1806     return best;
1807   }
1808
1809 } // namespace
1810
1811
1812 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1813 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1814
1815 void MainThread::check_time() {
1816
1817   if (--callsCnt > 0)
1818       return;
1819
1820   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1821   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1822
1823   static TimePoint lastInfoTime = now();
1824
1825   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1826   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1827
1828   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1829   {
1830       lastInfoTime = tick;
1831       dbg_print();
1832   }
1833
1834   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1835   if (ponder)
1836       return;
1837
1838   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1839       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1840       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1841       Threads.stop = true;
1842 }
1843
1844
1845 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1846 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1847
1848 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth) {
1849
1850   std::stringstream ss;
1851   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1852   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1853   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1854   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1855   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1856   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1857
1858   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1859   {
1860       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1861
1862       if (depth == 1 && !updated && i > 0)
1863           continue;
1864
1865       Depth d = updated ? depth : std::max(1, depth - 1);
1866       Value v = updated ? rootMoves[i].uciScore : rootMoves[i].previousScore;
1867
1868       if (v == -VALUE_INFINITE)
1869           v = VALUE_ZERO;
1870
1871       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1872       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1873
1874       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1875           ss << "\n";
1876
1877       ss << "info"
1878          << " depth "    << d
1879          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1880          << " multipv "  << i + 1
1881          << " score "    << UCI::value(v);
1882
1883       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1884           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1885
1886       if (i == pvIdx && !tb && updated) // tablebase- and previous-scores are exact
1887          ss << (rootMoves[i].scoreLowerbound ? " lowerbound" : (rootMoves[i].scoreUpperbound ? " upperbound" : ""));
1888
1889       ss << " nodes "    << nodesSearched
1890          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed
1891          << " hashfull " << TT.hashfull()
1892          << " tbhits "   << tbHits
1893          << " time "     << elapsed
1894          << " pv";
1895
1896       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1897           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1898   }
1899
1900   return ss.str();
1901 }
1902
1903
1904 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1905 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1906 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1907 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1908
1909 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1910
1911     StateInfo st;
1912     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
1913
1914     bool ttHit;
1915
1916     assert(pv.size() == 1);
1917
1918     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1919         return false;
1920
1921     pos.do_move(pv[0], st);
1922     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1923
1924     if (ttHit)
1925     {
1926         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1927         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1928             pv.push_back(m);
1929     }
1930
1931     pos.undo_move(pv[0]);
1932     return pv.size() > 1;
1933 }
1934
1935 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1936
1937     RootInTB = false;
1938     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1939     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1940     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1941     bool dtz_available = true;
1942
1943     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1944     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1945     if (Cardinality > MaxCardinality)
1946     {
1947         Cardinality = MaxCardinality;
1948         ProbeDepth = 0;
1949     }
1950
1951     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1952     {
1953         // Rank moves using DTZ tables
1954         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1955
1956         if (!RootInTB)
1957         {
1958             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1959             dtz_available = false;
1960             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1961         }
1962     }
1963
1964     if (RootInTB)
1965     {
1966         // Sort moves according to TB rank
1967         std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
1968                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
1969
1970         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
1971         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
1972             Cardinality = 0;
1973     }
1974     else
1975     {
1976         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
1977         for (auto& m : rootMoves)
1978             m.tbRank = 0;
1979     }
1980 }
1981
1982 } // namespace Stockfish