]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Elo Worth in King Danger
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2020 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
4
5   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
6   it under the terms of the GNU General Public License as published by
7   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
8   (at your option) any later version.
9
10   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
11   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13   GNU General Public License for more details.
14
15   You should have received a copy of the GNU General Public License
16   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
17 */
18
19 #include <algorithm>
20 #include <cassert>
21 #include <cmath>
22 #include <cstring>   // For std::memset
23 #include <iostream>
24 #include <sstream>
25
26 #include "evaluate.h"
27 #include "misc.h"
28 #include "movegen.h"
29 #include "movepick.h"
30 #include "position.h"
31 #include "search.h"
32 #include "thread.h"
33 #include "timeman.h"
34 #include "tt.h"
35 #include "uci.h"
36 #include "syzygy/tbprobe.h"
37
38 namespace Search {
39
40   LimitsType Limits;
41 }
42
43 namespace Tablebases {
44
45   int Cardinality;
46   bool RootInTB;
47   bool UseRule50;
48   Depth ProbeDepth;
49 }
50
51 namespace TB = Tablebases;
52
53 using std::string;
54 using Eval::evaluate;
55 using namespace Search;
56
57 namespace {
58
59   // Different node types, used as a template parameter
60   enum NodeType { NonPV, PV };
61
62   constexpr uint64_t TtHitAverageWindow     = 4096;
63   constexpr uint64_t TtHitAverageResolution = 1024;
64
65   // Razor and futility margins
66   constexpr int RazorMargin = 510;
67   Value futility_margin(Depth d, bool improving) {
68     return Value(223 * (d - improving));
69   }
70
71   // Reductions lookup table, initialized at startup
72   int Reductions[MAX_MOVES]; // [depth or moveNumber]
73
74   Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
75     int r = Reductions[d] * Reductions[mn];
76     return (r + 509) / 1024 + (!i && r > 894);
77   }
78
79   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
80     return (3 + depth * depth) / (2 - improving);
81   }
82
83   // History and stats update bonus, based on depth
84   int stat_bonus(Depth d) {
85     return d > 13 ? 29 : 17 * d * d + 134 * d - 134;
86   }
87
88   // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3fold-blindness
89   Value value_draw(Thread* thisThread) {
90     return VALUE_DRAW + Value(2 * (thisThread->nodes & 1) - 1);
91   }
92
93   // Skill structure is used to implement strength limit
94   struct Skill {
95     explicit Skill(int l) : level(l) {}
96     bool enabled() const { return level < 20; }
97     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + level; }
98     Move pick_best(size_t multiPV);
99
100     int level;
101     Move best = MOVE_NONE;
102   };
103
104   // Breadcrumbs are used to mark nodes as being searched by a given thread
105   struct Breadcrumb {
106     std::atomic<Thread*> thread;
107     std::atomic<Key> key;
108   };
109   std::array<Breadcrumb, 1024> breadcrumbs;
110
111   // ThreadHolding structure keeps track of which thread left breadcrumbs at the given
112   // node for potential reductions. A free node will be marked upon entering the moves
113   // loop by the constructor, and unmarked upon leaving that loop by the destructor.
114   struct ThreadHolding {
115     explicit ThreadHolding(Thread* thisThread, Key posKey, int ply) {
116        location = ply < 8 ? &breadcrumbs[posKey & (breadcrumbs.size() - 1)] : nullptr;
117        otherThread = false;
118        owning = false;
119        if (location)
120        {
121           // See if another already marked this location, if not, mark it ourselves
122           Thread* tmp = (*location).thread.load(std::memory_order_relaxed);
123           if (tmp == nullptr)
124           {
125               (*location).thread.store(thisThread, std::memory_order_relaxed);
126               (*location).key.store(posKey, std::memory_order_relaxed);
127               owning = true;
128           }
129           else if (   tmp != thisThread
130                    && (*location).key.load(std::memory_order_relaxed) == posKey)
131               otherThread = true;
132        }
133     }
134
135     ~ThreadHolding() {
136        if (owning) // Free the marked location
137            (*location).thread.store(nullptr, std::memory_order_relaxed);
138     }
139
140     bool marked() { return otherThread; }
141
142     private:
143     Breadcrumb* location;
144     bool otherThread, owning;
145   };
146
147   template <NodeType NT>
148   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
149
150   template <NodeType NT>
151   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
152
153   Value value_to_tt(Value v, int ply);
154   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c);
155   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
156   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
157   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth);
158   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
159                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth);
160
161   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
162   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
163   template<bool Root>
164   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
165
166     StateInfo st;
167     uint64_t cnt, nodes = 0;
168     const bool leaf = (depth == 2);
169
170     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
171     {
172         if (Root && depth <= 1)
173             cnt = 1, nodes++;
174         else
175         {
176             pos.do_move(m, st);
177             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - 1);
178             nodes += cnt;
179             pos.undo_move(m);
180         }
181         if (Root)
182             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
183     }
184     return nodes;
185   }
186
187 } // namespace
188
189
190 /// Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
191
192 void Search::init() {
193
194   for (int i = 1; i < MAX_MOVES; ++i)
195       Reductions[i] = int((22.0 + 2 * std::log(Threads.size())) * std::log(i + 0.25 * std::log(i)));
196 }
197
198
199 /// Search::clear() resets search state to its initial value
200
201 void Search::clear() {
202
203   Threads.main()->wait_for_search_finished();
204
205   Time.availableNodes = 0;
206   TT.clear();
207   Threads.clear();
208   Tablebases::init(Options["SyzygyPath"]); // Free mapped files
209 }
210
211
212 /// MainThread::search() is started when the program receives the UCI 'go'
213 /// command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
214
215 void MainThread::search() {
216
217   if (Limits.perft)
218   {
219       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft);
220       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
221       return;
222   }
223
224   Color us = rootPos.side_to_move();
225   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
226   TT.new_search();
227
228   Eval::NNUE::verify();
229
230   if (rootMoves.empty())
231   {
232       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
233       sync_cout << "info depth 0 score "
234                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
235                 << sync_endl;
236   }
237   else
238   {
239       Threads.start_searching(); // start non-main threads
240       Thread::search();          // main thread start searching
241   }
242
243   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
244   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
245   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
246   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
247   // until the GUI sends one of those commands.
248
249   while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
250   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
251
252   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
253   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
254   Threads.stop = true;
255
256   // Wait until all threads have finished
257   Threads.wait_for_search_finished();
258
259   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
260   // the available ones before exiting.
261   if (Limits.npmsec)
262       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
263
264   Thread* bestThread = this;
265
266   if (   int(Options["MultiPV"]) == 1
267       && !Limits.depth
268       && !(Skill(Options["Skill Level"]).enabled() || int(Options["UCI_LimitStrength"]))
269       && rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
270       bestThread = Threads.get_best_thread();
271
272   bestPreviousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
273
274   // Send again PV info if we have a new best thread
275   if (bestThread != this)
276       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE) << sync_endl;
277
278   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
279
280   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
281       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
282
283   std::cout << sync_endl;
284 }
285
286
287 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
288 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
289 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
290
291 void Thread::search() {
292
293   // To allow access to (ss-7) up to (ss+2), the stack must be oversized.
294   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
295   // which accesses its argument at ss-6, also near the root.
296   // The latter is needed for statScores and killer initialization.
297   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
298   Move  pv[MAX_PLY+1];
299   Value bestValue, alpha, beta, delta;
300   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
301   Depth lastBestMoveDepth = 0;
302   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
303   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
304   Color us = rootPos.side_to_move();
305   int iterIdx = 0;
306
307   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
308   for (int i = 7; i > 0; i--)
309       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
310
311   ss->pv = pv;
312
313   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
314   beta = VALUE_INFINITE;
315
316   if (mainThread)
317   {
318       if (mainThread->bestPreviousScore == VALUE_INFINITE)
319           for (int i = 0; i < 4; ++i)
320               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
321       else
322           for (int i = 0; i < 4; ++i)
323               mainThread->iterValue[i] = mainThread->bestPreviousScore;
324   }
325
326   std::copy(&lowPlyHistory[2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, &lowPlyHistory[0][0]);
327   std::fill(&lowPlyHistory[MAX_LPH - 2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, 0);
328
329   size_t multiPV = size_t(Options["MultiPV"]);
330
331   // Pick integer skill levels, but non-deterministically round up or down
332   // such that the average integer skill corresponds to the input floating point one.
333   // UCI_Elo is converted to a suitable fractional skill level, using anchoring
334   // to CCRL Elo (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo
335   // for match (TC 60+0.6) results spanning a wide range of k values.
336   PRNG rng(now());
337   double floatLevel = Options["UCI_LimitStrength"] ?
338                       std::clamp(std::pow((Options["UCI_Elo"] - 1346.6) / 143.4, 1 / 0.806), 0.0, 20.0) :
339                         double(Options["Skill Level"]);
340   int intLevel = int(floatLevel) +
341                  ((floatLevel - int(floatLevel)) * 1024 > rng.rand<unsigned>() % 1024  ? 1 : 0);
342   Skill skill(intLevel);
343
344   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
345   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
346   if (skill.enabled())
347       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
348
349   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
350   ttHitAverage = TtHitAverageWindow * TtHitAverageResolution / 2;
351
352   int ct = int(Options["Contempt"]) * PawnValueEg / 100; // From centipawns
353
354   // In analysis mode, adjust contempt in accordance with user preference
355   if (Limits.infinite || Options["UCI_AnalyseMode"])
356       ct =  Options["Analysis Contempt"] == "Off"  ? 0
357           : Options["Analysis Contempt"] == "Both" ? ct
358           : Options["Analysis Contempt"] == "White" && us == BLACK ? -ct
359           : Options["Analysis Contempt"] == "Black" && us == WHITE ? -ct
360           : ct;
361
362   // Evaluation score is from the white point of view
363   contempt = (us == WHITE ?  make_score(ct, ct / 2)
364                           : -make_score(ct, ct / 2));
365
366   int searchAgainCounter = 0;
367
368   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
369   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
370          && !Threads.stop
371          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth > Limits.depth))
372   {
373       // Age out PV variability metric
374       if (mainThread)
375           totBestMoveChanges /= 2;
376
377       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
378       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
379       for (RootMove& rm : rootMoves)
380           rm.previousScore = rm.score;
381
382       size_t pvFirst = 0;
383       pvLast = 0;
384
385       if (!Threads.increaseDepth)
386          searchAgainCounter++;
387
388       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
389       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
390       {
391           if (pvIdx == pvLast)
392           {
393               pvFirst = pvLast;
394               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
395                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
396                       break;
397           }
398
399           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
400           selDepth = 0;
401
402           // Reset aspiration window starting size
403           if (rootDepth >= 4)
404           {
405               Value prev = rootMoves[pvIdx].previousScore;
406               delta = Value(17);
407               alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
408               beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
409
410               // Adjust contempt based on root move's previousScore (dynamic contempt)
411               int dct = ct + (105 - ct / 2) * prev / (abs(prev) + 149);
412
413               contempt = (us == WHITE ?  make_score(dct, dct / 2)
414                                       : -make_score(dct, dct / 2));
415           }
416
417           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
418           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
419           // high/low anymore.
420           failedHighCnt = 0;
421           while (true)
422           {
423               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - searchAgainCounter);
424               bestValue = ::search<PV>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
425
426               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
427               // is done with a stable algorithm because all the values but the
428               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
429               // and we want to keep the same order for all the moves except the
430               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
431               // search the already searched PV lines are preserved.
432               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
433
434               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
435               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
436               // the previous iteration.
437               if (Threads.stop)
438                   break;
439
440               // When failing high/low give some update (without cluttering
441               // the UI) before a re-search.
442               if (   mainThread
443                   && multiPV == 1
444                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
445                   && Time.elapsed() > 3000)
446                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
447
448               // In case of failing low/high increase aspiration window and
449               // re-search, otherwise exit the loop.
450               if (bestValue <= alpha)
451               {
452                   beta = (alpha + beta) / 2;
453                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
454
455                   failedHighCnt = 0;
456                   if (mainThread)
457                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
458               }
459               else if (bestValue >= beta)
460               {
461                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
462                   ++failedHighCnt;
463               }
464               else
465                   break;
466
467               delta += delta / 4 + 5;
468
469               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
470           }
471
472           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
473           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
474
475           if (    mainThread
476               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
477               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
478       }
479
480       if (!Threads.stop)
481           completedDepth = rootDepth;
482
483       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
484          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
485          lastBestMoveDepth = rootDepth;
486       }
487
488       // Have we found a "mate in x"?
489       if (   Limits.mate
490           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
491           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
492           Threads.stop = true;
493
494       if (!mainThread)
495           continue;
496
497       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
498       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
499           skill.pick_best(multiPV);
500
501       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
502       if (    Limits.use_time_management()
503           && !Threads.stop
504           && !mainThread->stopOnPonderhit)
505       {
506           double fallingEval = (318 + 6 * (mainThread->bestPreviousScore - bestValue)
507                                     + 6 * (mainThread->iterValue[iterIdx] - bestValue)) / 825.0;
508           fallingEval = std::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
509
510           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
511           timeReduction = lastBestMoveDepth + 9 < completedDepth ? 1.92 : 0.95;
512           double reduction = (1.47 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.32 * timeReduction);
513
514           // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
515           for (Thread* th : Threads)
516           {
517               totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
518               th->bestMoveChanges = 0;
519           }
520           double bestMoveInstability = 1 + 2 * totBestMoveChanges / Threads.size();
521
522           double totalTime = rootMoves.size() == 1 ? 0 :
523                              Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability;
524
525           // Stop the search if we have exceeded the totalTime, at least 1ms search
526           if (Time.elapsed() > totalTime)
527           {
528               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
529               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
530               if (mainThread->ponder)
531                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
532               else
533                   Threads.stop = true;
534           }
535           else if (   Threads.increaseDepth
536                    && !mainThread->ponder
537                    && Time.elapsed() > totalTime * 0.58)
538                    Threads.increaseDepth = false;
539           else
540                    Threads.increaseDepth = true;
541       }
542
543       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
544       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
545   }
546
547   if (!mainThread)
548       return;
549
550   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
551
552   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
553   if (skill.enabled())
554       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
555                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
556 }
557
558
559 namespace {
560
561   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
562
563   template <NodeType NT>
564   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
565
566     constexpr bool PvNode = NT == PV;
567     const bool rootNode = PvNode && ss->ply == 0;
568     const Depth maxNextDepth = rootNode ? depth : depth + 1;
569
570     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
571     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
572     if (   pos.rule50_count() >= 3
573         && alpha < VALUE_DRAW
574         && !rootNode
575         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
576     {
577         alpha = value_draw(pos.this_thread());
578         if (alpha >= beta)
579             return alpha;
580     }
581
582     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
583     if (depth <= 0)
584         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
585
586     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
587     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
588     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
589     assert(!(PvNode && cutNode));
590
591     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
592     StateInfo st;
593     TTEntry* tte;
594     Key posKey;
595     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
596     Depth extension, newDepth;
597     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue, probCutBeta;
598     bool formerPv, givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
599     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning,
600          ttCapture, singularQuietLMR;
601     Piece movedPiece;
602     int moveCount, captureCount, quietCount;
603
604     // Step 1. Initialize node
605     Thread* thisThread = pos.this_thread();
606     ss->inCheck = pos.checkers();
607     priorCapture = pos.captured_piece();
608     Color us = pos.side_to_move();
609     moveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
610     bestValue = -VALUE_INFINITE;
611     maxValue = VALUE_INFINITE;
612
613     // Check for the available remaining time
614     if (thisThread == Threads.main())
615         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
616
617     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
618     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
619         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
620
621     if (!rootNode)
622     {
623         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
624         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
625             || pos.is_draw(ss->ply)
626             || ss->ply >= MAX_PLY)
627             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
628                                                         : value_draw(pos.this_thread());
629
630         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
631         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
632         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
633         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
634         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
635         // mate. In this case return a fail-high score.
636         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
637         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
638         if (alpha >= beta)
639             return alpha;
640     }
641
642     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
643
644     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
645     (ss+1)->ttPv = false;
646     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
647     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
648     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
649
650     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
651     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
652     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
653     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
654     // LMR which are based on the statScore of parent position.
655     if (!rootNode)
656         (ss+2)->statScore = 0;
657
658     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
659     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
660     // position key in case of an excluded move.
661     excludedMove = ss->excludedMove;
662     posKey = excludedMove == MOVE_NONE ? pos.key() : pos.key() ^ make_key(excludedMove);
663     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
664     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
665     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
666             : ss->ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
667     if (!excludedMove)
668         ss->ttPv = PvNode || (ss->ttHit && tte->is_pv());
669     formerPv = ss->ttPv && !PvNode;
670
671     if (   ss->ttPv
672         && depth > 12
673         && ss->ply - 1 < MAX_LPH
674         && !priorCapture
675         && is_ok((ss-1)->currentMove))
676         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply - 1][from_to((ss-1)->currentMove)] << stat_bonus(depth - 5);
677
678     // thisThread->ttHitAverage can be used to approximate the running average of ttHit
679     thisThread->ttHitAverage =   (TtHitAverageWindow - 1) * thisThread->ttHitAverage / TtHitAverageWindow
680                                 + TtHitAverageResolution * ss->ttHit;
681
682     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
683     if (  !PvNode
684         && ss->ttHit
685         && tte->depth() >= depth
686         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
687         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
688                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
689     {
690         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
691         if (ttMove)
692         {
693             if (ttValue >= beta)
694             {
695                 if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
696                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth), depth);
697
698                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply
699                 if ((ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
700                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
701             }
702             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
703             else if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
704             {
705                 int penalty = -stat_bonus(depth);
706                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
707                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
708             }
709         }
710
711         if (pos.rule50_count() < 90)
712             return ttValue;
713     }
714
715     // Step 5. Tablebases probe
716     if (!rootNode && TB::Cardinality)
717     {
718         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
719
720         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
721             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
722             &&  pos.rule50_count() == 0
723             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
724         {
725             TB::ProbeState err;
726             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
727
728             // Force check of time on the next occasion
729             if (thisThread == Threads.main())
730                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
731
732             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
733             {
734                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
735
736                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
737
738                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
739                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
740                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
741                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
742
743                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
744                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
745
746                 if (    b == BOUND_EXACT
747                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
748                 {
749                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, b,
750                               std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
751                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
752
753                     return value;
754                 }
755
756                 if (PvNode)
757                 {
758                     if (b == BOUND_LOWER)
759                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
760                     else
761                         maxValue = value;
762                 }
763             }
764         }
765     }
766
767     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
768
769     // Step 6. Static evaluation of the position
770     if (ss->inCheck)
771     {
772         // Skip early pruning when in check
773         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
774         improving = false;
775         goto moves_loop;
776     }
777     else if (ss->ttHit)
778     {
779         // Never assume anything about values stored in TT
780         ss->staticEval = eval = tte->eval();
781         if (eval == VALUE_NONE)
782             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
783
784         if (eval == VALUE_DRAW)
785             eval = value_draw(thisThread);
786
787         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
788         if (    ttValue != VALUE_NONE
789             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
790             eval = ttValue;
791     }
792     else
793     {
794         if ((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL)
795             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
796         else
797             ss->staticEval = eval = -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
798
799         tte->save(posKey, VALUE_NONE, ss->ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
800     }
801
802     // Step 7. Razoring (~1 Elo)
803     if (   !rootNode // The required rootNode PV handling is not available in qsearch
804         &&  depth == 1
805         &&  eval <= alpha - RazorMargin)
806         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
807
808     improving =  (ss-2)->staticEval == VALUE_NONE
809                ? ss->staticEval > (ss-4)->staticEval || (ss-4)->staticEval == VALUE_NONE
810                : ss->staticEval > (ss-2)->staticEval;
811
812     // Step 8. Futility pruning: child node (~50 Elo)
813     if (   !PvNode
814         &&  depth < 8
815         &&  eval - futility_margin(depth, improving) >= beta
816         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN) // Do not return unproven wins
817         return eval;
818
819     // Step 9. Null move search with verification search (~40 Elo)
820     if (   !PvNode
821         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
822         && (ss-1)->statScore < 22977
823         &&  eval >= beta
824         &&  eval >= ss->staticEval
825         &&  ss->staticEval >= beta - 30 * depth - 28 * improving + 84 * ss->ttPv + 182
826         && !excludedMove
827         &&  pos.non_pawn_material(us)
828         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
829     {
830         assert(eval - beta >= 0);
831
832         // Null move dynamic reduction based on depth and value
833         Depth R = (982 + 85 * depth) / 256 + std::min(int(eval - beta) / 192, 3);
834
835         ss->currentMove = MOVE_NULL;
836         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
837
838         pos.do_null_move(st);
839
840         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
841
842         pos.undo_null_move();
843
844         if (nullValue >= beta)
845         {
846             // Do not return unproven mate or TB scores
847             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
848                 nullValue = beta;
849
850             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 13))
851                 return nullValue;
852
853             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
854
855             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
856             // for us, until ply exceeds nmpMinPly.
857             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
858             thisThread->nmpColor = us;
859
860             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
861
862             thisThread->nmpMinPly = 0;
863
864             if (v >= beta)
865                 return nullValue;
866         }
867     }
868
869     probCutBeta = beta + 176 - 49 * improving;
870
871     // Step 10. ProbCut (~10 Elo)
872     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
873     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
874     if (   !PvNode
875         &&  depth > 4
876         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
877         // if value from transposition table is lower than probCutBeta, don't attempt probCut
878         // there and in further interactions with transposition table cutoff depth is set to depth - 3
879         // because probCut search has depth set to depth - 4 but we also do a move before it
880         // so effective depth is equal to depth - 3
881         && !(   ss->ttHit
882              && tte->depth() >= depth - 3
883              && ttValue != VALUE_NONE
884              && ttValue < probCutBeta))
885     {
886         // if ttMove is a capture and value from transposition table is good enough produce probCut
887         // cutoff without digging into actual probCut search
888         if (   ss->ttHit
889             && tte->depth() >= depth - 3
890             && ttValue != VALUE_NONE
891             && ttValue >= probCutBeta
892             && ttMove
893             && pos.capture_or_promotion(ttMove))
894             return probCutBeta;
895
896         assert(probCutBeta < VALUE_INFINITE);
897         MovePicker mp(pos, ttMove, probCutBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
898         int probCutCount = 0;
899         bool ttPv = ss->ttPv;
900         ss->ttPv = false;
901
902         while (   (move = mp.next_move()) != MOVE_NONE
903                && probCutCount < 2 + 2 * cutNode)
904             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
905             {
906                 assert(pos.capture_or_promotion(move));
907                 assert(depth >= 5);
908
909                 captureOrPromotion = true;
910                 probCutCount++;
911
912                 ss->currentMove = move;
913                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
914                                                                           [captureOrPromotion]
915                                                                           [pos.moved_piece(move)]
916                                                                           [to_sq(move)];
917
918                 pos.do_move(move, st);
919
920                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
921                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1);
922
923                 // If the qsearch held, perform the regular search
924                 if (value >= probCutBeta)
925                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1, depth - 4, !cutNode);
926
927                 pos.undo_move(move);
928
929                 if (value >= probCutBeta)
930                 {
931                     // if transposition table doesn't have equal or more deep info write probCut data into it
932                     if ( !(ss->ttHit
933                        && tte->depth() >= depth - 3
934                        && ttValue != VALUE_NONE))
935                         tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ttPv,
936                             BOUND_LOWER,
937                             depth - 3, move, ss->staticEval);
938                     return value;
939                 }
940             }
941          ss->ttPv = ttPv;
942     }
943
944     // Step 11. If the position is not in TT, decrease depth by 2
945     if (   PvNode
946         && depth >= 6
947         && !ttMove)
948         depth -= 2;
949
950 moves_loop: // When in check, search starts from here
951
952     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
953                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
954                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
955
956     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
957
958     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
959                                       &thisThread->lowPlyHistory,
960                                       &captureHistory,
961                                       contHist,
962                                       countermove,
963                                       ss->killers,
964                                       ss->ply);
965
966     value = bestValue;
967     singularQuietLMR = moveCountPruning = false;
968     ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
969
970     // Mark this node as being searched
971     ThreadHolding th(thisThread, posKey, ss->ply);
972
973     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
974     // or a beta cutoff occurs.
975     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
976     {
977       assert(is_ok(move));
978
979       if (move == excludedMove)
980           continue;
981
982       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
983       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
984       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
985       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
986       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
987                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
988           continue;
989
990       // Check for legality
991       if (!rootNode && !pos.legal(move))
992           continue;
993
994       ss->moveCount = ++moveCount;
995
996       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
997           sync_cout << "info depth " << depth
998                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
999                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
1000       if (PvNode)
1001           (ss+1)->pv = nullptr;
1002
1003       extension = 0;
1004       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1005       movedPiece = pos.moved_piece(move);
1006       givesCheck = pos.gives_check(move);
1007
1008       // Calculate new depth for this move
1009       newDepth = depth - 1;
1010
1011       // Step 13. Pruning at shallow depth (~200 Elo)
1012       if (  !rootNode
1013           && pos.non_pawn_material(us)
1014           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
1015       {
1016           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold
1017           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
1018
1019           // Reduced depth of the next LMR search
1020           int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount), 0);
1021
1022           if (   !captureOrPromotion
1023               && !givesCheck)
1024           {
1025               // Countermoves based pruning (~20 Elo)
1026               if (   lmrDepth < 4 + ((ss-1)->statScore > 0 || (ss-1)->moveCount == 1)
1027                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1028                   && (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1029                   continue;
1030
1031               // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
1032               if (   lmrDepth < 7
1033                   && !ss->inCheck
1034                   && ss->staticEval + 283 + 170 * lmrDepth <= alpha
1035                   &&  (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1036                     + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1037                     + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1038                     + (*contHist[5])[movedPiece][to_sq(move)] / 2 < 27376)
1039                   continue;
1040
1041               // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
1042               if (!pos.see_ge(move, Value(-(29 - std::min(lmrDepth, 18)) * lmrDepth * lmrDepth)))
1043                   continue;
1044           }
1045           else
1046           {
1047               // Capture history based pruning when the move doesn't give check
1048               if (   !givesCheck
1049                   && lmrDepth < 1
1050                   && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] < 0)
1051                   continue;
1052
1053               // See based pruning
1054               if (!pos.see_ge(move, Value(-221) * depth)) // (~25 Elo)
1055                   continue;
1056           }
1057       }
1058
1059       // Step 14. Extensions (~75 Elo)
1060
1061       // Singular extension search (~70 Elo). If all moves but one fail low on a
1062       // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1063       // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1064       // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1065       // result is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove.
1066       if (    depth >= 7
1067           &&  move == ttMove
1068           && !rootNode
1069           && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1070        /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1071           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1072           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1073           &&  tte->depth() >= depth - 3)
1074       {
1075           Value singularBeta = ttValue - ((formerPv + 4) * depth) / 2;
1076           Depth singularDepth = (depth - 1 + 3 * formerPv) / 2;
1077           ss->excludedMove = move;
1078           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1079           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1080
1081           if (value < singularBeta)
1082           {
1083               extension = 1;
1084               singularQuietLMR = !ttCapture;
1085           }
1086
1087           // Multi-cut pruning
1088           // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1089           // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1090           // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1091           // a soft bound.
1092           else if (singularBeta >= beta)
1093               return singularBeta;
1094
1095           // If the eval of ttMove is greater than beta we try also if there is another
1096           // move that pushes it over beta, if so also produce a cutoff.
1097           else if (ttValue >= beta)
1098           {
1099               ss->excludedMove = move;
1100               value = search<NonPV>(pos, ss, beta - 1, beta, (depth + 3) / 2, cutNode);
1101               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1102
1103               if (value >= beta)
1104                   return beta;
1105           }
1106       }
1107
1108       // Check extension (~2 Elo)
1109       else if (    givesCheck
1110                && (pos.is_discovery_check_on_king(~us, move) || pos.see_ge(move)))
1111           extension = 1;
1112
1113       // Last captures extension
1114       else if (   PieceValue[EG][pos.captured_piece()] > PawnValueEg
1115                && pos.non_pawn_material() <= 2 * RookValueMg)
1116           extension = 1;
1117
1118       // Late irreversible move extension
1119       if (   move == ttMove
1120           && pos.rule50_count() > 80
1121           && (captureOrPromotion || type_of(movedPiece) == PAWN))
1122           extension = 2;
1123
1124       // Add extension to new depth
1125       newDepth += extension;
1126
1127       // Speculative prefetch as early as possible
1128       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1129
1130       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1131       ss->currentMove = move;
1132       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1133                                                                 [captureOrPromotion]
1134                                                                 [movedPiece]
1135                                                                 [to_sq(move)];
1136
1137       // Step 15. Make the move
1138       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1139
1140       // Step 16. Reduced depth search (LMR, ~200 Elo). If the move fails high it will be
1141       // re-searched at full depth.
1142       if (    depth >= 3
1143           &&  moveCount > 1 + 2 * rootNode
1144           && (  !captureOrPromotion
1145               || moveCountPruning
1146               || ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] <= alpha
1147               || cutNode
1148               || thisThread->ttHitAverage < 427 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024))
1149       {
1150           Depth r = reduction(improving, depth, moveCount);
1151
1152           // Decrease reduction if the ttHit running average is large
1153           if (thisThread->ttHitAverage > 509 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024)
1154               r--;
1155
1156           // Reduction if other threads are searching this position
1157           if (th.marked())
1158               r++;
1159
1160           // Decrease reduction if position is or has been on the PV (~10 Elo)
1161           if (ss->ttPv)
1162               r -= 2;
1163
1164           if (moveCountPruning && !formerPv)
1165               r++;
1166
1167           // Decrease reduction if opponent's move count is high (~5 Elo)
1168           if ((ss-1)->moveCount > 13)
1169               r--;
1170
1171           // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~3 Elo)
1172           if (singularQuietLMR)
1173               r--;
1174
1175           if (!captureOrPromotion)
1176           {
1177               // Increase reduction if ttMove is a capture (~5 Elo)
1178               if (ttCapture)
1179                   r++;
1180
1181               // Increase reduction at root if failing high
1182               r += rootNode ? thisThread->failedHighCnt * thisThread->failedHighCnt * moveCount / 512 : 0;
1183
1184               // Increase reduction for cut nodes (~10 Elo)
1185               if (cutNode)
1186                   r += 2;
1187
1188               // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
1189               // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
1190               // hence break make_move(). (~2 Elo)
1191               else if (    type_of(move) == NORMAL
1192                        && !pos.see_ge(reverse_move(move)))
1193                   r -= 2 + ss->ttPv - (type_of(movedPiece) == PAWN);
1194
1195               ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1196                              + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1197                              + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1198                              + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1199                              - 5287;
1200
1201               // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score (~10 Elo)
1202               if (ss->statScore >= -106 && (ss-1)->statScore < -104)
1203                   r--;
1204
1205               else if ((ss-1)->statScore >= -119 && ss->statScore < -140)
1206                   r++;
1207
1208               // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1209               r -= ss->statScore / 14884;
1210           }
1211           else
1212           {
1213               // Increase reduction for captures/promotions if late move and at low depth
1214               if (depth < 8 && moveCount > 2)
1215                   r++;
1216
1217               // Unless giving check, this capture is likely bad
1218               if (   !givesCheck
1219                   && ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] + 213 * depth <= alpha)
1220                   r++;
1221           }
1222
1223           Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth);
1224
1225           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1226
1227           doFullDepthSearch = value > alpha && d != newDepth;
1228
1229           didLMR = true;
1230       }
1231       else
1232       {
1233           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1234
1235           didLMR = false;
1236       }
1237
1238       // Step 17. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1239       if (doFullDepthSearch)
1240       {
1241           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1242
1243           if (didLMR && !captureOrPromotion)
1244           {
1245               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1246                                         : -stat_bonus(newDepth);
1247
1248               if (move == ss->killers[0])
1249                   bonus += bonus / 4;
1250
1251               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1252           }
1253       }
1254
1255       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1256       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1257       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1258       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1259       {
1260           (ss+1)->pv = pv;
1261           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1262
1263           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha,
1264                               std::min(maxNextDepth, newDepth), false);
1265       }
1266
1267       // Step 18. Undo move
1268       pos.undo_move(move);
1269
1270       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1271
1272       // Step 19. Check for a new best move
1273       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1274       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1275       // updating best move, PV and TT.
1276       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1277           return VALUE_ZERO;
1278
1279       if (rootNode)
1280       {
1281           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1282                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1283
1284           // PV move or new best move?
1285           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1286           {
1287               rm.score = value;
1288               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1289               rm.pv.resize(1);
1290
1291               assert((ss+1)->pv);
1292
1293               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1294                   rm.pv.push_back(*m);
1295
1296               // We record how often the best move has been changed in each
1297               // iteration. This information is used for time management: when
1298               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1299               if (moveCount > 1)
1300                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1301           }
1302           else
1303               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1304               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1305               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1306               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1307       }
1308
1309       if (value > bestValue)
1310       {
1311           bestValue = value;
1312
1313           if (value > alpha)
1314           {
1315               bestMove = move;
1316
1317               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1318                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1319
1320               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1321                   alpha = value;
1322               else
1323               {
1324                   assert(value >= beta); // Fail high
1325                   ss->statScore = 0;
1326                   break;
1327               }
1328           }
1329       }
1330
1331       if (move != bestMove)
1332       {
1333           if (captureOrPromotion && captureCount < 32)
1334               capturesSearched[captureCount++] = move;
1335
1336           else if (!captureOrPromotion && quietCount < 64)
1337               quietsSearched[quietCount++] = move;
1338       }
1339     }
1340
1341     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1342     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1343     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1344     /*
1345        if (Threads.stop)
1346         return VALUE_DRAW;
1347     */
1348
1349     // Step 20. Check for mate and stalemate
1350     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1351     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1352     // return a fail low score.
1353
1354     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1355
1356     if (!moveCount)
1357         bestValue = excludedMove ? alpha
1358                    :     ss->inCheck ? mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1359
1360     else if (bestMove)
1361         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1362                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1363
1364     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1365     else if (   (depth >= 3 || PvNode)
1366              && !priorCapture)
1367         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth));
1368
1369     if (PvNode)
1370         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1371
1372     // If no good move is found and the previous position was ttPv, then the previous
1373     // opponent move is probably good and the new position is added to the search tree.
1374     if (bestValue <= alpha)
1375         ss->ttPv = ss->ttPv || ((ss-1)->ttPv && depth > 3);
1376     // Otherwise, a counter move has been found and if the position is the last leaf
1377     // in the search tree, remove the position from the search tree.
1378     else if (depth > 3)
1379         ss->ttPv = ss->ttPv && (ss+1)->ttPv;
1380
1381     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1382         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ss->ttPv,
1383                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1384                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1385                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1386
1387     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1388
1389     return bestValue;
1390   }
1391
1392
1393   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1394   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1395   template <NodeType NT>
1396   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1397
1398     constexpr bool PvNode = NT == PV;
1399
1400     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1401     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1402     assert(depth <= 0);
1403
1404     Move pv[MAX_PLY+1];
1405     StateInfo st;
1406     TTEntry* tte;
1407     Key posKey;
1408     Move ttMove, move, bestMove;
1409     Depth ttDepth;
1410     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1411     bool pvHit, givesCheck, captureOrPromotion;
1412     int moveCount;
1413
1414     if (PvNode)
1415     {
1416         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1417         (ss+1)->pv = pv;
1418         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1419     }
1420
1421     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1422     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
1423     bestMove = MOVE_NONE;
1424     ss->inCheck = pos.checkers();
1425     moveCount = 0;
1426
1427     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1428     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1429         || ss->ply >= MAX_PLY)
1430         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1431
1432     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1433
1434     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1435     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1436     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1437     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1438                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1439     // Transposition table lookup
1440     posKey = pos.key();
1441     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
1442     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1443     ttMove = ss->ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1444     pvHit = ss->ttHit && tte->is_pv();
1445
1446     if (  !PvNode
1447         && ss->ttHit
1448         && tte->depth() >= ttDepth
1449         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1450         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1451                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
1452         return ttValue;
1453
1454     // Evaluate the position statically
1455     if (ss->inCheck)
1456     {
1457         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1458         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1459     }
1460     else
1461     {
1462         if (ss->ttHit)
1463         {
1464             // Never assume anything about values stored in TT
1465             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1466                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1467
1468             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1469             if (    ttValue != VALUE_NONE
1470                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1471                 bestValue = ttValue;
1472         }
1473         else
1474             ss->staticEval = bestValue =
1475             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1476                                              : -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
1477
1478         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1479         if (bestValue >= beta)
1480         {
1481             if (!ss->ttHit)
1482                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1483                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1484
1485             return bestValue;
1486         }
1487
1488         if (PvNode && bestValue > alpha)
1489             alpha = bestValue;
1490
1491         futilityBase = bestValue + 145;
1492     }
1493
1494     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1495                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1496                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1497
1498     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1499     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1500     // queen and checking knight promotions, and other checks(only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1501     // will be generated.
1502     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1503                                       &thisThread->captureHistory,
1504                                       contHist,
1505                                       to_sq((ss-1)->currentMove));
1506
1507     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1508     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1509     {
1510       assert(is_ok(move));
1511
1512       givesCheck = pos.gives_check(move);
1513       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1514
1515       moveCount++;
1516
1517       // Futility pruning
1518       if (   !ss->inCheck
1519           && !givesCheck
1520           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1521           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1522       {
1523           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1524
1525           // moveCount pruning
1526           if (moveCount > 2)
1527               continue;
1528
1529           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1530
1531           if (futilityValue <= alpha)
1532           {
1533               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1534               continue;
1535           }
1536
1537           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1538           {
1539               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1540               continue;
1541           }
1542       }
1543
1544       // Do not search moves with negative SEE values
1545       if (   !ss->inCheck
1546           && !(givesCheck && pos.is_discovery_check_on_king(~pos.side_to_move(), move))
1547           && !pos.see_ge(move))
1548           continue;
1549
1550       // Speculative prefetch as early as possible
1551       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1552
1553       // Check for legality just before making the move
1554       if (!pos.legal(move))
1555       {
1556           moveCount--;
1557           continue;
1558       }
1559
1560       ss->currentMove = move;
1561       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1562                                                                 [captureOrPromotion]
1563                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1564                                                                 [to_sq(move)];
1565
1566       // CounterMove based pruning
1567       if (  !captureOrPromotion
1568           && moveCount
1569           && (*contHist[0])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1570           && (*contHist[1])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1571           continue;
1572
1573       // Make and search the move
1574       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1575       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1576       pos.undo_move(move);
1577
1578       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1579
1580       // Check for a new best move
1581       if (value > bestValue)
1582       {
1583           bestValue = value;
1584
1585           if (value > alpha)
1586           {
1587               bestMove = move;
1588
1589               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1590                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1591
1592               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1593                   alpha = value;
1594               else
1595                   break; // Fail high
1596           }
1597        }
1598     }
1599
1600     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1601     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1602     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1603         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1604
1605     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1606               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1607               PvNode && bestValue > oldAlpha  ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1608               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1609
1610     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1611
1612     return bestValue;
1613   }
1614
1615
1616   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1617   // "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1618   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1619
1620   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1621
1622     assert(v != VALUE_NONE);
1623
1624     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1625           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1626   }
1627
1628
1629   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1630   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1631   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root". However,
1632   // for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1633   // and the graph history interaction, we return an optimal TB score instead.
1634
1635   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1636
1637     if (v == VALUE_NONE)
1638         return VALUE_NONE;
1639
1640     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1641     {
1642         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1643             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1644
1645         return v - ply;
1646     }
1647
1648     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1649     {
1650         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1651             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1652
1653         return v + ply;
1654     }
1655
1656     return v;
1657   }
1658
1659
1660   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1661
1662   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1663
1664     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1665         *pv++ = *childPv++;
1666     *pv = MOVE_NONE;
1667   }
1668
1669
1670   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1671
1672   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1673                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1674
1675     int bonus1, bonus2;
1676     Color us = pos.side_to_move();
1677     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1678     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1679     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1680     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1681
1682     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1683     bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1               // larger bonus
1684                                             : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
1685
1686     if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1687     {
1688         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2, depth);
1689
1690         // Decrease all the non-best quiet moves
1691         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1692         {
1693             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1694             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1695         }
1696     }
1697     else
1698         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1699
1700     // Extra penalty for a quiet early move that was not a TT move or main killer move in previous ply when it gets refuted
1701     if (   ((ss-1)->moveCount == 1 + (ss-1)->ttHit || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1702         && !pos.captured_piece())
1703             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1704
1705     // Decrease all the non-best capture moves
1706     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1707     {
1708         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1709         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1710         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1711     }
1712   }
1713
1714
1715   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1716   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1717
1718   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1719
1720     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1721     {
1722         if (ss->inCheck && i > 2)
1723             break;
1724         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1725             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1726     }
1727   }
1728
1729
1730   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1731
1732   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth) {
1733
1734     if (ss->killers[0] != move)
1735     {
1736         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1737         ss->killers[0] = move;
1738     }
1739
1740     Color us = pos.side_to_move();
1741     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1742     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1743     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1744
1745     if (type_of(pos.moved_piece(move)) != PAWN)
1746         thisThread->mainHistory[us][from_to(reverse_move(move))] << -bonus;
1747
1748     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1749     {
1750         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1751         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1752     }
1753
1754     if (depth > 11 && ss->ply < MAX_LPH)
1755         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply][from_to(move)] << stat_bonus(depth - 7);
1756   }
1757
1758   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1759   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1760
1761   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1762
1763     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1764     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1765
1766     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1767     Value topScore = rootMoves[0].score;
1768     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1769     int weakness = 120 - 2 * level;
1770     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1771
1772     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1773     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1774     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1775     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1776     {
1777         // This is our magic formula
1778         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1779                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1780
1781         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1782         {
1783             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1784             best = rootMoves[i].pv[0];
1785         }
1786     }
1787
1788     return best;
1789   }
1790
1791 } // namespace
1792
1793
1794 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1795 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1796
1797 void MainThread::check_time() {
1798
1799   if (--callsCnt > 0)
1800       return;
1801
1802   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1803   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1804
1805   static TimePoint lastInfoTime = now();
1806
1807   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1808   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1809
1810   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1811   {
1812       lastInfoTime = tick;
1813       dbg_print();
1814   }
1815
1816   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1817   if (ponder)
1818       return;
1819
1820   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1821       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1822       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1823       Threads.stop = true;
1824 }
1825
1826
1827 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1828 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1829
1830 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1831
1832   std::stringstream ss;
1833   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1834   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1835   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1836   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1837   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1838   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1839
1840   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1841   {
1842       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1843
1844       if (depth == 1 && !updated && i > 0)
1845           continue;
1846
1847       Depth d = updated ? depth : std::max(1, depth - 1);
1848       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1849
1850       if (v == -VALUE_INFINITE)
1851           v = VALUE_ZERO;
1852
1853       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1854       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1855
1856       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1857           ss << "\n";
1858
1859       ss << "info"
1860          << " depth "    << d
1861          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1862          << " multipv "  << i + 1
1863          << " score "    << UCI::value(v);
1864
1865       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1866           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1867
1868       if (!tb && i == pvIdx)
1869           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1870
1871       ss << " nodes "    << nodesSearched
1872          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1873
1874       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1875           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1876
1877       ss << " tbhits "   << tbHits
1878          << " time "     << elapsed
1879          << " pv";
1880
1881       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1882           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1883   }
1884
1885   return ss.str();
1886 }
1887
1888
1889 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1890 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1891 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1892 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1893
1894 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1895
1896     StateInfo st;
1897     bool ttHit;
1898
1899     assert(pv.size() == 1);
1900
1901     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1902         return false;
1903
1904     pos.do_move(pv[0], st);
1905     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1906
1907     if (ttHit)
1908     {
1909         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1910         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1911             pv.push_back(m);
1912     }
1913
1914     pos.undo_move(pv[0]);
1915     return pv.size() > 1;
1916 }
1917
1918 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1919
1920     RootInTB = false;
1921     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1922     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1923     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1924     bool dtz_available = true;
1925
1926     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1927     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1928     if (Cardinality > MaxCardinality)
1929     {
1930         Cardinality = MaxCardinality;
1931         ProbeDepth = 0;
1932     }
1933
1934     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1935     {
1936         // Rank moves using DTZ tables
1937         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1938
1939         if (!RootInTB)
1940         {
1941             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1942             dtz_available = false;
1943             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1944         }
1945     }
1946
1947     if (RootInTB)
1948     {
1949         // Sort moves according to TB rank
1950         std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
1951                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
1952
1953         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
1954         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
1955             Cardinality = 0;
1956     }
1957     else
1958     {
1959         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
1960         for (auto& m : rootMoves)
1961             m.tbRank = 0;
1962     }
1963 }