6e41f48de303cc89248a4d6472b3d21586315919
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2021 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(214 * (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, bool rangeReduction) {
73     int r = Reductions[d] * Reductions[mn];
74     return (r + 534) / 1024 + (!i && r > 904) + rangeReduction;
75   }
76
77   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
78     return (3 + depth * depth) / (2 - improving);
79   }
80
81   // History and stats update bonus, based on depth
82   int stat_bonus(Depth d) {
83     return std::min((6 * d + 229) * d - 215 , 2000);
84   }
85
86   // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3-fold blindness
87   Value value_draw(Thread* thisThread) {
88     return VALUE_DRAW + Value(2 * (thisThread->nodes & 1) - 1);
89   }
90
91   // Check if the current thread is in a search explosion
92   ExplosionState search_explosion(Thread* thisThread) {
93
94     uint64_t nodesNow = thisThread->nodes;
95     bool explosive =    thisThread->doubleExtensionAverage[WHITE].is_greater(2, 100)
96                      || thisThread->doubleExtensionAverage[BLACK].is_greater(2, 100);
97
98     if (explosive)
99        thisThread->nodesLastExplosive = nodesNow;
100     else
101        thisThread->nodesLastNormal = nodesNow;
102
103     if (   explosive
104         && thisThread->state == EXPLOSION_NONE
105         && nodesNow - thisThread->nodesLastNormal > 6000000)
106         thisThread->state = MUST_CALM_DOWN;
107
108     if (   thisThread->state == MUST_CALM_DOWN
109         && nodesNow - thisThread->nodesLastExplosive > 6000000)
110         thisThread->state = EXPLOSION_NONE;
111
112     return thisThread->state;
113   }
114
115   // Skill structure is used to implement strength limit. If we have an uci_elo then
116   // we convert it to a suitable fractional skill level using anchoring to CCRL Elo
117   // (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo for match (TC 60+0.6)
118   // results spanning a wide range of k values.
119   struct Skill {
120     Skill(int skill_level, int uci_elo) {
121         if (uci_elo)
122             level = std::clamp(std::pow((uci_elo - 1346.6) / 143.4, 1 / 0.806), 0.0, 20.0);
123         else
124             level = double(skill_level);
125     }
126     bool enabled() const { return level < 20.0; }
127     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + int(level); }
128     Move pick_best(size_t multiPV);
129
130     double level;
131     Move best = MOVE_NONE;
132   };
133
134   template <NodeType nodeType>
135   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
136
137   template <NodeType nodeType>
138   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
139
140   Value value_to_tt(Value v, int ply);
141   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c);
142   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
143   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
144   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth);
145   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
146                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth);
147
148   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
149   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
150   template<bool Root>
151   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
152
153     StateInfo st;
154     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
155
156     uint64_t cnt, nodes = 0;
157     const bool leaf = (depth == 2);
158
159     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
160     {
161         if (Root && depth <= 1)
162             cnt = 1, nodes++;
163         else
164         {
165             pos.do_move(m, st);
166             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - 1);
167             nodes += cnt;
168             pos.undo_move(m);
169         }
170         if (Root)
171             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
172     }
173     return nodes;
174   }
175
176 } // namespace
177
178
179 /// Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
180
181 void Search::init() {
182
183   for (int i = 1; i < MAX_MOVES; ++i)
184       Reductions[i] = int((21.9 + std::log(Threads.size()) / 2) * std::log(i));
185 }
186
187
188 /// Search::clear() resets search state to its initial value
189
190 void Search::clear() {
191
192   Threads.main()->wait_for_search_finished();
193
194   Time.availableNodes = 0;
195   TT.clear();
196   Threads.clear();
197   Tablebases::init(Options["SyzygyPath"]); // Free mapped files
198 }
199
200
201 /// MainThread::search() is started when the program receives the UCI 'go'
202 /// command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
203
204 void MainThread::search() {
205
206   if (Limits.perft)
207   {
208       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft);
209       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
210       return;
211   }
212
213   Color us = rootPos.side_to_move();
214   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
215   TT.new_search();
216
217   Eval::NNUE::verify();
218
219   if (rootMoves.empty())
220   {
221       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
222       sync_cout << "info depth 0 score "
223                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
224                 << sync_endl;
225   }
226   else
227   {
228       Threads.start_searching(); // start non-main threads
229       Thread::search();          // main thread start searching
230   }
231
232   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
233   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
234   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
235   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
236   // until the GUI sends one of those commands.
237
238   while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
239   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
240
241   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
242   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
243   Threads.stop = true;
244
245   // Wait until all threads have finished
246   Threads.wait_for_search_finished();
247
248   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
249   // the available ones before exiting.
250   if (Limits.npmsec)
251       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
252
253   Thread* bestThread = this;
254   Skill skill = Skill(Options["Skill Level"], Options["UCI_LimitStrength"] ? int(Options["UCI_Elo"]) : 0);
255
256   if (   int(Options["MultiPV"]) == 1
257       && !Limits.depth
258       && !skill.enabled()
259       && rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
260       bestThread = Threads.get_best_thread();
261
262   bestPreviousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
263
264   // Send again PV info if we have a new best thread
265   if (bestThread != this)
266       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE) << sync_endl;
267
268   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
269
270   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
271       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
272
273   std::cout << sync_endl;
274 }
275
276
277 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
278 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
279 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
280
281 void Thread::search() {
282
283   // To allow access to (ss-7) up to (ss+2), the stack must be oversized.
284   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
285   // which accesses its argument at ss-6, also near the root.
286   // The latter is needed for statScore and killer initialization.
287   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
288   Move  pv[MAX_PLY+1];
289   Value alpha, beta, delta;
290   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
291   Depth lastBestMoveDepth = 0;
292   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
293   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
294   Color us = rootPos.side_to_move();
295   int iterIdx = 0;
296
297   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
298   for (int i = 7; i > 0; i--)
299       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
300
301   for (int i = 0; i <= MAX_PLY + 2; ++i)
302       (ss+i)->ply = i;
303
304   ss->pv = pv;
305
306   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
307   beta = VALUE_INFINITE;
308
309   if (mainThread)
310   {
311       if (mainThread->bestPreviousScore == VALUE_INFINITE)
312           for (int i = 0; i < 4; ++i)
313               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
314       else
315           for (int i = 0; i < 4; ++i)
316               mainThread->iterValue[i] = mainThread->bestPreviousScore;
317   }
318
319   std::copy(&lowPlyHistory[2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, &lowPlyHistory[0][0]);
320   std::fill(&lowPlyHistory[MAX_LPH - 2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, 0);
321
322   size_t multiPV = size_t(Options["MultiPV"]);
323   Skill skill(Options["Skill Level"], Options["UCI_LimitStrength"] ? int(Options["UCI_Elo"]) : 0);
324
325   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
326   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
327   if (skill.enabled())
328       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
329
330   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
331
332   doubleExtensionAverage[WHITE].set(0, 100);  // initialize the running average at 0%
333   doubleExtensionAverage[BLACK].set(0, 100);  // initialize the running average at 0%
334
335   nodesLastExplosive = nodes;
336   nodesLastNormal    = nodes;
337   state              = EXPLOSION_NONE;
338   trend              = SCORE_ZERO;
339   optimism[ us]      = Value(25);
340   optimism[~us]      = -optimism[us];
341
342   int searchAgainCounter = 0;
343
344   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
345   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
346          && !Threads.stop
347          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth > Limits.depth))
348   {
349       // Age out PV variability metric
350       if (mainThread)
351           totBestMoveChanges /= 2;
352
353       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
354       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
355       for (RootMove& rm : rootMoves)
356           rm.previousScore = rm.score;
357
358       size_t pvFirst = 0;
359       pvLast = 0;
360
361       if (!Threads.increaseDepth)
362          searchAgainCounter++;
363
364       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
365       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
366       {
367           if (pvIdx == pvLast)
368           {
369               pvFirst = pvLast;
370               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
371                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
372                       break;
373           }
374
375           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
376           selDepth = 0;
377
378           // Reset aspiration window starting size
379           if (rootDepth >= 4)
380           {
381               Value prev = rootMoves[pvIdx].averageScore;
382               delta = Value(17) + int(prev) * prev / 16384;
383               alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
384               beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
385
386               // Adjust trend and optimism based on root move's previousScore
387               int tr = sigmoid(prev, 0, 0, 147, 113, 1);
388               trend = (us == WHITE ?  make_score(tr, tr / 2)
389                                    : -make_score(tr, tr / 2));
390
391               int opt = sigmoid(prev, 0, 25, 147, 14464, 256);
392               optimism[ us] = Value(opt);
393               optimism[~us] = -optimism[us];
394           }
395
396           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
397           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
398           // high/low anymore.
399           int failedHighCnt = 0;
400           while (true)
401           {
402               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - searchAgainCounter);
403               bestValue = Stockfish::search<Root>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
404
405               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
406               // is done with a stable algorithm because all the values but the
407               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
408               // and we want to keep the same order for all the moves except the
409               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
410               // search the already searched PV lines are preserved.
411               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
412
413               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
414               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
415               // the previous iteration.
416               if (Threads.stop)
417                   break;
418
419               // When failing high/low give some update (without cluttering
420               // the UI) before a re-search.
421               if (   mainThread
422                   && multiPV == 1
423                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
424                   && Time.elapsed() > 3000)
425                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
426
427               // In case of failing low/high increase aspiration window and
428               // re-search, otherwise exit the loop.
429               if (bestValue <= alpha)
430               {
431                   beta = (alpha + beta) / 2;
432                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
433
434                   failedHighCnt = 0;
435                   if (mainThread)
436                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
437               }
438               else if (bestValue >= beta)
439               {
440                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
441                   ++failedHighCnt;
442               }
443               else
444                   break;
445
446               delta += delta / 4 + 5;
447
448               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
449           }
450
451           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
452           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
453
454           if (    mainThread
455               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
456               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
457       }
458
459       if (!Threads.stop)
460           completedDepth = rootDepth;
461
462       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
463          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
464          lastBestMoveDepth = rootDepth;
465       }
466
467       // Have we found a "mate in x"?
468       if (   Limits.mate
469           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
470           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
471           Threads.stop = true;
472
473       if (!mainThread)
474           continue;
475
476       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
477       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
478           skill.pick_best(multiPV);
479
480       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
481       if (    Limits.use_time_management()
482           && !Threads.stop
483           && !mainThread->stopOnPonderhit)
484       {
485           double fallingEval = (318 + 6 * (mainThread->bestPreviousScore - bestValue)
486                                     + 6 * (mainThread->iterValue[iterIdx] - bestValue)) / 825.0;
487           fallingEval = std::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
488
489           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
490           timeReduction = lastBestMoveDepth + 9 < completedDepth ? 1.92 : 0.95;
491           double reduction = (1.47 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.32 * timeReduction);
492
493           // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
494           for (Thread* th : Threads)
495           {
496               totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
497               th->bestMoveChanges = 0;
498           }
499           double bestMoveInstability = 1.073 + std::max(1.0, 2.25 - 9.9 / rootDepth)
500                                               * totBestMoveChanges / Threads.size();
501           double totalTime = Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability;
502
503           // Cap used time in case of a single legal move for a better viewer experience in tournaments
504           // yielding correct scores and sufficiently fast moves.
505           if (rootMoves.size() == 1)
506               totalTime = std::min(500.0, totalTime);
507
508           // Stop the search if we have exceeded the totalTime
509           if (Time.elapsed() > totalTime)
510           {
511               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
512               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
513               if (mainThread->ponder)
514                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
515               else
516                   Threads.stop = true;
517           }
518           else if (   Threads.increaseDepth
519                    && !mainThread->ponder
520                    && Time.elapsed() > totalTime * 0.58)
521                    Threads.increaseDepth = false;
522           else
523                    Threads.increaseDepth = true;
524       }
525
526       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
527       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
528   }
529
530   if (!mainThread)
531       return;
532
533   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
534
535   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
536   if (skill.enabled())
537       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
538                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
539 }
540
541
542 namespace {
543
544   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
545
546   template <NodeType nodeType>
547   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
548
549     Thread* thisThread = pos.this_thread();
550
551     // Step 0. Limit search explosion
552     if (   ss->ply > 10
553         && search_explosion(thisThread) == MUST_CALM_DOWN
554         && depth > (ss-1)->depth)
555        depth = (ss-1)->depth;
556
557     constexpr bool PvNode = nodeType != NonPV;
558     constexpr bool rootNode = nodeType == Root;
559     const Depth maxNextDepth = rootNode ? depth : depth + 1;
560
561     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
562     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
563     if (   !rootNode
564         && pos.rule50_count() >= 3
565         && alpha < VALUE_DRAW
566         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
567     {
568         alpha = value_draw(pos.this_thread());
569         if (alpha >= beta)
570             return alpha;
571     }
572
573     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
574     if (depth <= 0)
575         return qsearch<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta);
576
577     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
578     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
579     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
580     assert(!(PvNode && cutNode));
581
582     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
583     StateInfo st;
584     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
585
586     TTEntry* tte;
587     Key posKey;
588     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
589     Depth extension, newDepth;
590     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue, probCutBeta;
591     bool givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
592     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning,
593          ttCapture, singularQuietLMR;
594     Piece movedPiece;
595     int moveCount, captureCount, quietCount, bestMoveCount, improvement;
596
597     // Step 1. Initialize node
598     ss->inCheck        = pos.checkers();
599     priorCapture       = pos.captured_piece();
600     Color us           = pos.side_to_move();
601     moveCount          = bestMoveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
602     bestValue          = -VALUE_INFINITE;
603     maxValue           = VALUE_INFINITE;
604
605     // Check for the available remaining time
606     if (thisThread == Threads.main())
607         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
608
609     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
610     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
611         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
612
613     if (!rootNode)
614     {
615         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
616         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
617             || pos.is_draw(ss->ply)
618             || ss->ply >= MAX_PLY)
619             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
620                                                         : value_draw(pos.this_thread());
621
622         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
623         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
624         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
625         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
626         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
627         // mate. In this case return a fail-high score.
628         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
629         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
630         if (alpha >= beta)
631             return alpha;
632     }
633     else
634         thisThread->rootDelta = beta - alpha;
635
636     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
637
638     (ss+1)->ttPv         = false;
639     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
640     (ss+2)->killers[0]   = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
641     ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions;
642     ss->depth            = depth;
643     Square prevSq        = to_sq((ss-1)->currentMove);
644
645     // Update the running average statistics for double extensions
646     thisThread->doubleExtensionAverage[us].update(ss->depth > (ss-1)->depth);
647
648     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
649     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
650     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
651     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
652     // LMR which are based on the statScore of parent position.
653     if (!rootNode)
654         (ss+2)->statScore = 0;
655
656     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
657     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
658     // position key in case of an excluded move.
659     excludedMove = ss->excludedMove;
660     posKey = excludedMove == MOVE_NONE ? pos.key() : pos.key() ^ make_key(excludedMove);
661     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
662     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
663     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
664             : ss->ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
665     ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
666     if (!excludedMove)
667         ss->ttPv = PvNode || (ss->ttHit && tte->is_pv());
668
669     // Update low ply history for previous move if we are near root and position is or has been in PV
670     if (   ss->ttPv
671         && depth > 12
672         && ss->ply - 1 < MAX_LPH
673         && !priorCapture
674         && is_ok((ss-1)->currentMove))
675         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply - 1][from_to((ss-1)->currentMove)] << stat_bonus(depth - 5);
676
677     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
678     if (  !PvNode
679         && ss->ttHit
680         && tte->depth() > depth - (thisThread->id() % 2 == 1)
681         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
682         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
683                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
684     {
685         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
686         if (ttMove)
687         {
688             if (ttValue >= beta)
689             {
690                 // Bonus for a quiet ttMove that fails high
691                 if (!ttCapture)
692                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth), depth);
693
694                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply
695                 if ((ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
696                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
697             }
698             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
699             else if (!ttCapture)
700             {
701                 int penalty = -stat_bonus(depth);
702                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
703                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
704             }
705         }
706
707         // Partial workaround for the graph history interaction problem
708         // For high rule50 counts don't produce transposition table cutoffs.
709         if (pos.rule50_count() < 90)
710             return ttValue;
711     }
712
713     // Step 5. Tablebases probe
714     if (!rootNode && TB::Cardinality)
715     {
716         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
717
718         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
719             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
720             &&  pos.rule50_count() == 0
721             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
722         {
723             TB::ProbeState err;
724             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
725
726             // Force check of time on the next occasion
727             if (thisThread == Threads.main())
728                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
729
730             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
731             {
732                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
733
734                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
735
736                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
737                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
738                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
739                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
740
741                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
742                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
743
744                 if (    b == BOUND_EXACT
745                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
746                 {
747                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, b,
748                               std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
749                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
750
751                     return value;
752                 }
753
754                 if (PvNode)
755                 {
756                     if (b == BOUND_LOWER)
757                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
758                     else
759                         maxValue = value;
760                 }
761             }
762         }
763     }
764
765     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
766
767     // Step 6. Static evaluation of the position
768     if (ss->inCheck)
769     {
770         // Skip early pruning when in check
771         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
772         improving = false;
773         improvement = 0;
774         goto moves_loop;
775     }
776     else if (ss->ttHit)
777     {
778         // Never assume anything about values stored in TT
779         ss->staticEval = eval = tte->eval();
780         if (eval == VALUE_NONE)
781             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
782
783         // Randomize draw evaluation
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         ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
795
796         // Save static evaluation into transposition table
797         if (!excludedMove)
798             tte->save(posKey, VALUE_NONE, ss->ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
799     }
800
801     // Use static evaluation difference to improve quiet move ordering
802     if (is_ok((ss-1)->currentMove) && !(ss-1)->inCheck && !priorCapture)
803     {
804         int bonus = std::clamp(-depth * 4 * int((ss-1)->staticEval + ss->staticEval), -1000, 1000);
805         thisThread->mainHistory[~us][from_to((ss-1)->currentMove)] << bonus;
806     }
807
808     // Set up the improvement variable, which is the difference between the current
809     // static evaluation and the previous static evaluation at our turn (if we were
810     // in check at our previous move we look at the move prior to it). The improvement
811     // margin and the improving flag are used in various pruning heuristics.
812     improvement =   (ss-2)->staticEval != VALUE_NONE ? ss->staticEval - (ss-2)->staticEval
813                   : (ss-4)->staticEval != VALUE_NONE ? ss->staticEval - (ss-4)->staticEval
814                   :                                    200;
815
816     improving = improvement > 0;
817
818     // Step 7. Futility pruning: child node (~50 Elo).
819     // The depth condition is important for mate finding.
820     if (   !ss->ttPv
821         &&  depth < 9
822         &&  eval - futility_margin(depth, improving) >= beta
823         &&  eval < 15000) // 50% larger than VALUE_KNOWN_WIN, but smaller than TB wins.
824         return eval;
825
826     // Step 8. Null move search with verification search (~40 Elo)
827     if (   !PvNode
828         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
829         && (ss-1)->statScore < 23767
830         &&  eval >= beta
831         &&  eval >= ss->staticEval
832         &&  ss->staticEval >= beta - 20 * depth - improvement / 15 + 204
833         && !excludedMove
834         &&  pos.non_pawn_material(us)
835         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
836     {
837         assert(eval - beta >= 0);
838
839         // Null move dynamic reduction based on depth and value
840         Depth R = std::min(int(eval - beta) / 205, 3) + depth / 3 + 4;
841
842         ss->currentMove = MOVE_NULL;
843         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
844
845         pos.do_null_move(st);
846
847         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
848
849         pos.undo_null_move();
850
851         if (nullValue >= beta)
852         {
853             // Do not return unproven mate or TB scores
854             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
855                 nullValue = beta;
856
857             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 14))
858                 return nullValue;
859
860             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
861
862             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
863             // for us, until ply exceeds nmpMinPly.
864             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
865             thisThread->nmpColor = us;
866
867             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
868
869             thisThread->nmpMinPly = 0;
870
871             if (v >= beta)
872                 return nullValue;
873         }
874     }
875
876     probCutBeta = beta + 209 - 44 * improving;
877
878     // Step 9. ProbCut (~4 Elo)
879     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
880     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
881     if (   !PvNode
882         &&  depth > 4
883         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
884         // if value from transposition table is lower than probCutBeta, don't attempt probCut
885         // there and in further interactions with transposition table cutoff depth is set to depth - 3
886         // because probCut search has depth set to depth - 4 but we also do a move before it
887         // so effective depth is equal to depth - 3
888         && !(   ss->ttHit
889              && tte->depth() >= depth - 3
890              && ttValue != VALUE_NONE
891              && ttValue < probCutBeta))
892     {
893         assert(probCutBeta < VALUE_INFINITE);
894
895         MovePicker mp(pos, ttMove, probCutBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
896         bool ttPv = ss->ttPv;
897         ss->ttPv = false;
898
899         while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
900             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
901             {
902                 assert(pos.capture_or_promotion(move));
903                 assert(depth >= 5);
904
905                 captureOrPromotion = true;
906
907                 ss->currentMove = move;
908                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
909                                                                           [captureOrPromotion]
910                                                                           [pos.moved_piece(move)]
911                                                                           [to_sq(move)];
912
913                 pos.do_move(move, st);
914
915                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
916                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1);
917
918                 // If the qsearch held, perform the regular search
919                 if (value >= probCutBeta)
920                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1, depth - 4, !cutNode);
921
922                 pos.undo_move(move);
923
924                 if (value >= probCutBeta)
925                 {
926                     // if transposition table doesn't have equal or more deep info write probCut data into it
927                     if ( !(ss->ttHit
928                        && tte->depth() >= depth - 3
929                        && ttValue != VALUE_NONE))
930                         tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ttPv,
931                             BOUND_LOWER,
932                             depth - 3, move, ss->staticEval);
933                     return value;
934                 }
935             }
936          ss->ttPv = ttPv;
937     }
938
939     // Step 10. If the position is not in TT, decrease depth by 2 or 1 depending on node type
940     if (   PvNode
941         && depth >= 6
942         && !ttMove)
943         depth -= 2;
944
945     if (   cutNode
946         && depth >= 9
947         && !ttMove)
948         depth--;
949
950 moves_loop: // When in check, search starts here
951
952     int rangeReduction = 0;
953
954     // Step 11. A small Probcut idea, when we are in check
955     probCutBeta = beta + 409;
956     if (   ss->inCheck
957         && !PvNode
958         && depth >= 4
959         && ttCapture
960         && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
961         && tte->depth() >= depth - 3
962         && ttValue >= probCutBeta
963         && abs(ttValue) <= VALUE_KNOWN_WIN
964         && abs(beta) <= VALUE_KNOWN_WIN
965        )
966         return probCutBeta;
967
968
969     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
970                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
971                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
972
973     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
974
975     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
976                                       &thisThread->lowPlyHistory,
977                                       &captureHistory,
978                                       contHist,
979                                       countermove,
980                                       ss->killers,
981                                       ss->ply);
982
983     value = bestValue;
984     singularQuietLMR = moveCountPruning = false;
985
986     // Indicate PvNodes that will probably fail low if the node was searched
987     // at a depth equal or greater than the current depth, and the result of this search was a fail low.
988     bool likelyFailLow =    PvNode
989                          && ttMove
990                          && (tte->bound() & BOUND_UPPER)
991                          && tte->depth() >= depth;
992
993     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
994     // or a beta cutoff occurs.
995     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
996     {
997       assert(is_ok(move));
998
999       if (move == excludedMove)
1000           continue;
1001
1002       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
1003       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
1004       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
1005       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
1006       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
1007                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
1008           continue;
1009
1010       // Check for legality
1011       if (!rootNode && !pos.legal(move))
1012           continue;
1013
1014       ss->moveCount = ++moveCount;
1015
1016       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
1017           sync_cout << "info depth " << depth
1018                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
1019                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
1020       if (PvNode)
1021           (ss+1)->pv = nullptr;
1022
1023       extension = 0;
1024       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1025       movedPiece = pos.moved_piece(move);
1026       givesCheck = pos.gives_check(move);
1027
1028       // Calculate new depth for this move
1029       newDepth = depth - 1;
1030
1031       // Step 13. Pruning at shallow depth (~200 Elo). Depth conditions are important for mate finding.
1032       if (  !rootNode
1033           && pos.non_pawn_material(us)
1034           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
1035       {
1036           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold
1037           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
1038
1039           // Reduced depth of the next LMR search
1040           int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount, rangeReduction > 2), 0);
1041
1042           if (   captureOrPromotion
1043               || givesCheck)
1044           {
1045               // Capture history based pruning when the move doesn't give check
1046               if (   !givesCheck
1047                   && lmrDepth < 1
1048                   && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] < 0)
1049                   continue;
1050
1051               // SEE based pruning
1052               if (!pos.see_ge(move, Value(-218) * depth)) // (~25 Elo)
1053                   continue;
1054           }
1055           else
1056           {
1057               int history =   (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1058                             + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1059                             + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)];
1060
1061               // Continuation history based pruning (~20 Elo)
1062               if (   lmrDepth < 5
1063                   && history < -3000 * depth + 3000)
1064                   continue;
1065
1066               history += thisThread->mainHistory[us][from_to(move)];
1067
1068               // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
1069               if (   !ss->inCheck
1070                   && lmrDepth < 8
1071                   && ss->staticEval + 142 + 139 * lmrDepth + history / 64 <= alpha)
1072                   continue;
1073
1074               // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
1075               if (!pos.see_ge(move, Value(-21 * lmrDepth * lmrDepth - 21 * lmrDepth)))
1076                   continue;
1077           }
1078       }
1079
1080       // Step 14. Extensions (~75 Elo)
1081
1082       // Singular extension search (~70 Elo). If all moves but one fail low on a
1083       // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1084       // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1085       // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1086       // result is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove.
1087       if (   !rootNode
1088           &&  depth >= 7
1089           &&  move == ttMove
1090           && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1091        /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1092           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1093           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1094           &&  tte->depth() >= depth - 3)
1095       {
1096           Value singularBeta = ttValue - 3 * depth;
1097           Depth singularDepth = (depth - 1) / 2;
1098
1099           ss->excludedMove = move;
1100           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1101           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1102
1103           if (value < singularBeta)
1104           {
1105               extension = 1;
1106               singularQuietLMR = !ttCapture;
1107
1108               // Avoid search explosion by limiting the number of double extensions
1109               if (   !PvNode
1110                   && value < singularBeta - 75
1111                   && ss->doubleExtensions <= 6)
1112                   extension = 2;
1113           }
1114
1115           // Multi-cut pruning
1116           // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1117           // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1118           // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1119           // a soft bound.
1120           else if (singularBeta >= beta)
1121               return singularBeta;
1122
1123           // If the eval of ttMove is greater than beta, we reduce it (negative extension)
1124           else if (ttValue >= beta)
1125               extension = -2;
1126       }
1127
1128       // Capture extensions for PvNodes and cutNodes
1129       else if (   (PvNode || cutNode)
1130                && captureOrPromotion
1131                && moveCount != 1)
1132           extension = 1;
1133
1134       // Check extensions
1135       else if (   givesCheck
1136                && depth > 6
1137                && abs(ss->staticEval) > 100)
1138           extension = 1;
1139
1140       // Quiet ttMove extensions
1141       else if (   PvNode
1142                && move == ttMove
1143                && move == ss->killers[0]
1144                && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] >= 10000)
1145           extension = 1;
1146
1147       // Add extension to new depth
1148       newDepth += extension;
1149       ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions + (extension == 2);
1150
1151       // Speculative prefetch as early as possible
1152       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1153
1154       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1155       ss->currentMove = move;
1156       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1157                                                                 [captureOrPromotion]
1158                                                                 [movedPiece]
1159                                                                 [to_sq(move)];
1160
1161       // Step 15. Make the move
1162       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1163
1164       // Step 16. Late moves reduction / extension (LMR, ~200 Elo)
1165       // We use various heuristics for the sons of a node after the first son has
1166       // been searched. In general we would like to reduce them, but there are many
1167       // cases where we extend a son if it has good chances to be "interesting".
1168       if (    depth >= 3
1169           &&  moveCount > 1 + 2 * rootNode
1170           && (   !ss->ttPv
1171               || !captureOrPromotion
1172               || (cutNode && (ss-1)->moveCount > 1)))
1173       {
1174           Depth r = reduction(improving, depth, moveCount, rangeReduction > 2);
1175
1176           // Decrease reduction at some PvNodes (~2 Elo)
1177           if (   PvNode
1178               && bestMoveCount <= 3
1179               && beta - alpha >= thisThread->rootDelta / 4)
1180               r--;
1181
1182           // Decrease reduction if position is or has been on the PV
1183           // and node is not likely to fail low. (~3 Elo)
1184           if (   ss->ttPv
1185               && !likelyFailLow)
1186               r -= 2;
1187
1188           // Increase reduction at root and non-PV nodes when the best move does not change frequently
1189           if (   (rootNode || !PvNode)
1190               && thisThread->bestMoveChanges <= 2)
1191               r++;
1192
1193           // Decrease reduction if opponent's move count is high (~1 Elo)
1194           if ((ss-1)->moveCount > 13)
1195               r--;
1196
1197           // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~1 Elo)
1198           if (singularQuietLMR)
1199               r--;
1200
1201           // Increase reduction for cut nodes (~3 Elo)
1202           if (cutNode && move != ss->killers[0])
1203               r += 2;
1204
1205           // Increase reduction if ttMove is a capture (~3 Elo)
1206           if (ttCapture)
1207               r++;
1208
1209           ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1210                          + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1211                          + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1212                          + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1213                          - 4923;
1214
1215           // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1216           r -= ss->statScore / 14721;
1217
1218           // In general we want to cap the LMR depth search at newDepth. But if reductions
1219           // are really negative and movecount is low, we allow this move to be searched
1220           // deeper than the first move (this may lead to hidden double extensions).
1221           int deeper =   r >= -1                   ? 0
1222                        : moveCount <= 5            ? 2
1223                        : PvNode && depth > 6       ? 1
1224                        : cutNode && moveCount <= 7 ? 1
1225                        :                             0;
1226
1227           Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth + deeper);
1228
1229           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1230
1231           // Range reductions (~3 Elo)
1232           if (ss->staticEval - value < 30 && depth > 7)
1233               rangeReduction++;
1234
1235           // If the son is reduced and fails high it will be re-searched at full depth
1236           doFullDepthSearch = value > alpha && d < newDepth;
1237           didLMR = true;
1238       }
1239       else
1240       {
1241           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1242           didLMR = false;
1243       }
1244
1245       // Step 17. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1246       if (doFullDepthSearch)
1247       {
1248           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1249
1250           // If the move passed LMR update its stats
1251           if (didLMR && !captureOrPromotion)
1252           {
1253               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1254                                         : -stat_bonus(newDepth);
1255
1256               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1257           }
1258       }
1259
1260       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1261       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1262       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1263       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1264       {
1265           (ss+1)->pv = pv;
1266           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1267
1268           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha,
1269                               std::min(maxNextDepth, newDepth), false);
1270       }
1271
1272       // Step 18. Undo move
1273       pos.undo_move(move);
1274
1275       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1276
1277       // Step 19. Check for a new best move
1278       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1279       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1280       // updating best move, PV and TT.
1281       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1282           return VALUE_ZERO;
1283
1284       if (rootNode)
1285       {
1286           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1287                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1288
1289           rm.averageScore = rm.averageScore != -VALUE_INFINITE ? (2 * value + rm.averageScore) / 3 : value;
1290
1291           // PV move or new best move?
1292           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1293           {
1294               rm.score = value;
1295               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1296               rm.pv.resize(1);
1297
1298               assert((ss+1)->pv);
1299
1300               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1301                   rm.pv.push_back(*m);
1302
1303               // We record how often the best move has been changed in each iteration.
1304               // This information is used for time management and LMR. In MultiPV mode,
1305               // we must take care to only do this for the first PV line.
1306               if (   moveCount > 1
1307                   && !thisThread->pvIdx)
1308                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1309           }
1310           else
1311               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1312               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1313               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1314               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1315       }
1316
1317       if (value > bestValue)
1318       {
1319           bestValue = value;
1320
1321           if (value > alpha)
1322           {
1323               bestMove = move;
1324
1325               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1326                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1327
1328               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1329               {
1330                   alpha = value;
1331                   bestMoveCount++;
1332               }
1333               else
1334               {
1335                   assert(value >= beta); // Fail high
1336                   break;
1337               }
1338           }
1339       }
1340
1341       // If the move is worse than some previously searched move, remember it to update its stats later
1342       if (move != bestMove)
1343       {
1344           if (captureOrPromotion && captureCount < 32)
1345               capturesSearched[captureCount++] = move;
1346
1347           else if (!captureOrPromotion && quietCount < 64)
1348               quietsSearched[quietCount++] = move;
1349       }
1350     }
1351
1352     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1353     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1354     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1355     /*
1356        if (Threads.stop)
1357         return VALUE_DRAW;
1358     */
1359
1360     // Step 20. Check for mate and stalemate
1361     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1362     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1363     // return a fail low score.
1364
1365     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1366
1367     if (!moveCount)
1368         bestValue = excludedMove ? alpha :
1369                     ss->inCheck  ? mated_in(ss->ply)
1370                                  : VALUE_DRAW;
1371
1372     // If there is a move which produces search value greater than alpha we update stats of searched moves
1373     else if (bestMove)
1374         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1375                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1376
1377     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1378     else if (   (depth >= 3 || PvNode)
1379              && !priorCapture)
1380         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth) * (1 + (PvNode || cutNode)));
1381
1382     if (PvNode)
1383         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1384
1385     // If no good move is found and the previous position was ttPv, then the previous
1386     // opponent move is probably good and the new position is added to the search tree.
1387     if (bestValue <= alpha)
1388         ss->ttPv = ss->ttPv || ((ss-1)->ttPv && depth > 3);
1389     // Otherwise, a counter move has been found and if the position is the last leaf
1390     // in the search tree, remove the position from the search tree.
1391     else if (depth > 3)
1392         ss->ttPv = ss->ttPv && (ss+1)->ttPv;
1393
1394     // Write gathered information in transposition table
1395     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1396         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ss->ttPv,
1397                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1398                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1399                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1400
1401     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1402
1403     return bestValue;
1404   }
1405
1406
1407   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1408   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1409   template <NodeType nodeType>
1410   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1411
1412     static_assert(nodeType != Root);
1413     constexpr bool PvNode = nodeType == PV;
1414
1415     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1416     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1417     assert(depth <= 0);
1418
1419     Move pv[MAX_PLY+1];
1420     StateInfo st;
1421     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
1422
1423     TTEntry* tte;
1424     Key posKey;
1425     Move ttMove, move, bestMove;
1426     Depth ttDepth;
1427     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase;
1428     bool pvHit, givesCheck, captureOrPromotion;
1429     int moveCount;
1430
1431     if (PvNode)
1432     {
1433         (ss+1)->pv = pv;
1434         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1435     }
1436
1437     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1438     bestMove = MOVE_NONE;
1439     ss->inCheck = pos.checkers();
1440     moveCount = 0;
1441
1442     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1443     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1444         || ss->ply >= MAX_PLY)
1445         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1446
1447     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1448
1449     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1450     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1451     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1452     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1453                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1454     // Transposition table lookup
1455     posKey = pos.key();
1456     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
1457     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1458     ttMove = ss->ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1459     pvHit = ss->ttHit && tte->is_pv();
1460
1461     if (  !PvNode
1462         && ss->ttHit
1463         && tte->depth() >= ttDepth
1464         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1465         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1466                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
1467         return ttValue;
1468
1469     // Evaluate the position statically
1470     if (ss->inCheck)
1471     {
1472         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1473         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1474     }
1475     else
1476     {
1477         if (ss->ttHit)
1478         {
1479             // Never assume anything about values stored in TT
1480             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1481                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1482
1483             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1484             if (    ttValue != VALUE_NONE
1485                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1486                 bestValue = ttValue;
1487         }
1488         else
1489             // In case of null move search use previous static eval with a different sign
1490             ss->staticEval = bestValue =
1491             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1492                                              : -(ss-1)->staticEval;
1493
1494         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1495         if (bestValue >= beta)
1496         {
1497             // Save gathered info in transposition table
1498             if (!ss->ttHit)
1499                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1500                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1501
1502             return bestValue;
1503         }
1504
1505         if (PvNode && bestValue > alpha)
1506             alpha = bestValue;
1507
1508         futilityBase = bestValue + 155;
1509     }
1510
1511     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1512                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1513                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1514
1515     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1516     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1517     // queen promotions, and other checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1518     // will be generated.
1519     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1520                                       &thisThread->captureHistory,
1521                                       contHist,
1522                                       to_sq((ss-1)->currentMove));
1523
1524     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1525     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1526     {
1527       assert(is_ok(move));
1528
1529       // Check for legality
1530       if (!pos.legal(move))
1531           continue;
1532
1533       givesCheck = pos.gives_check(move);
1534       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1535
1536       moveCount++;
1537
1538       // Futility pruning and moveCount pruning
1539       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1540           && !givesCheck
1541           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1542           &&  type_of(move) != PROMOTION)
1543       {
1544
1545           if (moveCount > 2)
1546               continue;
1547
1548           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1549
1550           if (futilityValue <= alpha)
1551           {
1552               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1553               continue;
1554           }
1555
1556           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1557           {
1558               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1559               continue;
1560           }
1561       }
1562
1563       // Do not search moves with negative SEE values
1564       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1565           && !pos.see_ge(move))
1566           continue;
1567
1568       // Speculative prefetch as early as possible
1569       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1570
1571       ss->currentMove = move;
1572       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1573                                                                 [captureOrPromotion]
1574                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1575                                                                 [to_sq(move)];
1576
1577       // Continuation history based pruning
1578       if (  !captureOrPromotion
1579           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1580           && (*contHist[0])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1581           && (*contHist[1])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1582           continue;
1583
1584       // Make and search the move
1585       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1586       value = -qsearch<nodeType>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1587       pos.undo_move(move);
1588
1589       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1590
1591       // Check for a new best move
1592       if (value > bestValue)
1593       {
1594           bestValue = value;
1595
1596           if (value > alpha)
1597           {
1598               bestMove = move;
1599
1600               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1601                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1602
1603               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1604                   alpha = value;
1605               else
1606                   break; // Fail high
1607           }
1608        }
1609     }
1610
1611     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1612     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1613     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1614     {
1615         assert(!MoveList<LEGAL>(pos).size());
1616
1617         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1618     }
1619
1620     // Save gathered info in transposition table
1621     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1622               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER,
1623               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1624
1625     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1626
1627     return bestValue;
1628   }
1629
1630
1631   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1632   // "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1633   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1634
1635   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1636
1637     assert(v != VALUE_NONE);
1638
1639     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1640           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1641   }
1642
1643
1644   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1645   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1646   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root". However,
1647   // for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1648   // and the graph history interaction, we return an optimal TB score instead.
1649
1650   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1651
1652     if (v == VALUE_NONE)
1653         return VALUE_NONE;
1654
1655     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1656     {
1657         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1658             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1659
1660         return v - ply;
1661     }
1662
1663     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1664     {
1665         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1666             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1667
1668         return v + ply;
1669     }
1670
1671     return v;
1672   }
1673
1674
1675   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1676
1677   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1678
1679     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1680         *pv++ = *childPv++;
1681     *pv = MOVE_NONE;
1682   }
1683
1684
1685   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1686
1687   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1688                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1689
1690     int bonus1, bonus2;
1691     Color us = pos.side_to_move();
1692     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1693     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1694     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1695     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1696
1697     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1698     bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1               // larger bonus
1699                                             : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
1700
1701     if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1702     {
1703         // Increase stats for the best move in case it was a quiet move
1704         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2, depth);
1705
1706         // Decrease stats for all non-best quiet moves
1707         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1708         {
1709             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1710             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1711         }
1712     }
1713     else
1714         // Increase stats for the best move in case it was a capture move
1715         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1716
1717     // Extra penalty for a quiet early move that was not a TT move or
1718     // main killer move in previous ply when it gets refuted.
1719     if (   ((ss-1)->moveCount == 1 + (ss-1)->ttHit || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1720         && !pos.captured_piece())
1721             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1722
1723     // Decrease stats for all non-best capture moves
1724     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1725     {
1726         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1727         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1728         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1729     }
1730   }
1731
1732
1733   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1734   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1735
1736   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1737
1738     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1739     {
1740         // Only update first 2 continuation histories if we are in check
1741         if (ss->inCheck && i > 2)
1742             break;
1743         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1744             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1745     }
1746   }
1747
1748
1749   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1750
1751   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth) {
1752
1753     // Update killers
1754     if (ss->killers[0] != move)
1755     {
1756         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1757         ss->killers[0] = move;
1758     }
1759
1760     Color us = pos.side_to_move();
1761     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1762     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1763     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1764
1765     // Update countermove history
1766     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1767     {
1768         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1769         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1770     }
1771
1772     // Update low ply history
1773     if (depth > 11 && ss->ply < MAX_LPH)
1774         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply][from_to(move)] << stat_bonus(depth - 7);
1775   }
1776
1777   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1778   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1779
1780   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1781
1782     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1783     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1784
1785     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1786     Value topScore = rootMoves[0].score;
1787     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1788     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1789     double weakness = 120 - 2 * level;
1790
1791     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1792     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1793     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1794     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1795     {
1796         // This is our magic formula
1797         int push = int((  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1798                         + delta * (rng.rand<unsigned>() % int(weakness))) / 128);
1799
1800         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1801         {
1802             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1803             best = rootMoves[i].pv[0];
1804         }
1805     }
1806
1807     return best;
1808   }
1809
1810 } // namespace
1811
1812
1813 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1814 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1815
1816 void MainThread::check_time() {
1817
1818   if (--callsCnt > 0)
1819       return;
1820
1821   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1822   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1823
1824   static TimePoint lastInfoTime = now();
1825
1826   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1827   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1828
1829   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1830   {
1831       lastInfoTime = tick;
1832       dbg_print();
1833   }
1834
1835   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1836   if (ponder)
1837       return;
1838
1839   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1840       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1841       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1842       Threads.stop = true;
1843 }
1844
1845
1846 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1847 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1848
1849 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1850
1851   std::stringstream ss;
1852   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1853   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1854   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1855   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1856   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1857   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1858
1859   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1860   {
1861       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1862
1863       if (depth == 1 && !updated && i > 0)
1864           continue;
1865
1866       Depth d = updated ? depth : std::max(1, depth - 1);
1867       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1868
1869       if (v == -VALUE_INFINITE)
1870           v = VALUE_ZERO;
1871
1872       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1873       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1874
1875       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1876           ss << "\n";
1877
1878       ss << "info"
1879          << " depth "    << d
1880          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1881          << " multipv "  << i + 1
1882          << " score "    << UCI::value(v);
1883
1884       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1885           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1886
1887       if (!tb && i == pvIdx)
1888           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1889
1890       ss << " nodes "    << nodesSearched
1891          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1892
1893       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1894           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1895
1896       ss << " tbhits "   << tbHits
1897          << " time "     << elapsed
1898          << " pv";
1899
1900       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1901           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1902   }
1903
1904   return ss.str();
1905 }
1906
1907
1908 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1909 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1910 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1911 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1912
1913 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1914
1915     StateInfo st;
1916     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
1917
1918     bool ttHit;
1919
1920     assert(pv.size() == 1);
1921
1922     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1923         return false;
1924
1925     pos.do_move(pv[0], st);
1926     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1927
1928     if (ttHit)
1929     {
1930         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1931         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1932             pv.push_back(m);
1933     }
1934
1935     pos.undo_move(pv[0]);
1936     return pv.size() > 1;
1937 }
1938
1939 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1940
1941     RootInTB = false;
1942     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1943     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1944     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1945     bool dtz_available = true;
1946
1947     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1948     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1949     if (Cardinality > MaxCardinality)
1950     {
1951         Cardinality = MaxCardinality;
1952         ProbeDepth = 0;
1953     }
1954
1955     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1956     {
1957         // Rank moves using DTZ tables
1958         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1959
1960         if (!RootInTB)
1961         {
1962             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1963             dtz_available = false;
1964             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1965         }
1966     }
1967
1968     if (RootInTB)
1969     {
1970         // Sort moves according to TB rank
1971         std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
1972                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
1973
1974         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
1975         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
1976             Cardinality = 0;
1977     }
1978     else
1979     {
1980         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
1981         for (auto& m : rootMoves)
1982             m.tbRank = 0;
1983     }
1984 }
1985
1986 } // namespace Stockfish