6ec4d80322372332e10f909a5c574dbf6be5f3d9
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5   Copyright (C) 2015-2020 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
6
7   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
8   it under the terms of the GNU General Public License as published by
9   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
10   (at your option) any later version.
11
12   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
13   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15   GNU General Public License for more details.
16
17   You should have received a copy of the GNU General Public License
18   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19 */
20
21 #include <algorithm>
22 #include <cassert>
23 #include <cmath>
24 #include <cstring>   // For std::memset
25 #include <iostream>
26 #include <sstream>
27
28 #include "evaluate.h"
29 #include "misc.h"
30 #include "movegen.h"
31 #include "movepick.h"
32 #include "position.h"
33 #include "search.h"
34 #include "thread.h"
35 #include "timeman.h"
36 #include "tt.h"
37 #include "uci.h"
38 #include "syzygy/tbprobe.h"
39
40 namespace Search {
41
42   LimitsType Limits;
43 }
44
45 namespace Tablebases {
46
47   int Cardinality;
48   bool RootInTB;
49   bool UseRule50;
50   Depth ProbeDepth;
51 }
52
53 namespace TB = Tablebases;
54
55 using std::string;
56 using Eval::evaluate;
57 using namespace Search;
58
59 namespace {
60
61   // Different node types, used as a template parameter
62   enum NodeType { NonPV, PV };
63
64   constexpr uint64_t TtHitAverageWindow     = 4096;
65   constexpr uint64_t TtHitAverageResolution = 1024;
66
67   // Razor and futility margins
68   constexpr int RazorMargin = 527;
69   Value futility_margin(Depth d, bool improving) {
70     return Value(227 * (d - improving));
71   }
72
73   // Reductions lookup table, initialized at startup
74   int Reductions[MAX_MOVES]; // [depth or moveNumber]
75
76   Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
77     int r = Reductions[d] * Reductions[mn];
78     return (r + 570) / 1024 + (!i && r > 1018);
79   }
80
81   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
82     return (3 + depth * depth) / (2 - improving);
83   }
84
85   // History and stats update bonus, based on depth
86   int stat_bonus(Depth d) {
87     return d > 15 ? 27 : 17 * d * d + 133 * d - 134;
88   }
89
90   // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3fold-blindness
91   Value value_draw(Thread* thisThread) {
92     return VALUE_DRAW + Value(2 * (thisThread->nodes & 1) - 1);
93   }
94
95   // Skill structure is used to implement strength limit
96   struct Skill {
97     explicit Skill(int l) : level(l) {}
98     bool enabled() const { return level < 20; }
99     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + level; }
100     Move pick_best(size_t multiPV);
101
102     int level;
103     Move best = MOVE_NONE;
104   };
105
106   // Breadcrumbs are used to mark nodes as being searched by a given thread
107   struct Breadcrumb {
108     std::atomic<Thread*> thread;
109     std::atomic<Key> key;
110   };
111   std::array<Breadcrumb, 1024> breadcrumbs;
112
113   // ThreadHolding structure keeps track of which thread left breadcrumbs at the given
114   // node for potential reductions. A free node will be marked upon entering the moves
115   // loop by the constructor, and unmarked upon leaving that loop by the destructor.
116   struct ThreadHolding {
117     explicit ThreadHolding(Thread* thisThread, Key posKey, int ply) {
118        location = ply < 8 ? &breadcrumbs[posKey & (breadcrumbs.size() - 1)] : nullptr;
119        otherThread = false;
120        owning = false;
121        if (location)
122        {
123           // See if another already marked this location, if not, mark it ourselves
124           Thread* tmp = (*location).thread.load(std::memory_order_relaxed);
125           if (tmp == nullptr)
126           {
127               (*location).thread.store(thisThread, std::memory_order_relaxed);
128               (*location).key.store(posKey, std::memory_order_relaxed);
129               owning = true;
130           }
131           else if (   tmp != thisThread
132                    && (*location).key.load(std::memory_order_relaxed) == posKey)
133               otherThread = true;
134        }
135     }
136
137     ~ThreadHolding() {
138        if (owning) // Free the marked location
139            (*location).thread.store(nullptr, std::memory_order_relaxed);
140     }
141
142     bool marked() { return otherThread; }
143
144     private:
145     Breadcrumb* location;
146     bool otherThread, owning;
147   };
148
149   template <NodeType NT>
150   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
151
152   template <NodeType NT>
153   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
154
155   Value value_to_tt(Value v, int ply);
156   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c);
157   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
158   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
159   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth);
160   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
161                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth);
162
163   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
164   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
165   template<bool Root>
166   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
167
168     StateInfo st;
169     uint64_t cnt, nodes = 0;
170     const bool leaf = (depth == 2);
171
172     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
173     {
174         if (Root && depth <= 1)
175             cnt = 1, nodes++;
176         else
177         {
178             pos.do_move(m, st);
179             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - 1);
180             nodes += cnt;
181             pos.undo_move(m);
182         }
183         if (Root)
184             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
185     }
186     return nodes;
187   }
188
189 } // namespace
190
191
192 /// Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
193
194 void Search::init() {
195
196   for (int i = 1; i < MAX_MOVES; ++i)
197       Reductions[i] = int((24.8 + std::log(Threads.size())) * std::log(i));
198 }
199
200
201 /// Search::clear() resets search state to its initial value
202
203 void Search::clear() {
204
205   Threads.main()->wait_for_search_finished();
206
207   Time.availableNodes = 0;
208   TT.clear();
209   Threads.clear();
210   Tablebases::init(Options["SyzygyPath"]); // Free mapped files
211 }
212
213
214 /// MainThread::search() is started when the program receives the UCI 'go'
215 /// command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
216
217 void MainThread::search() {
218
219   if (Limits.perft)
220   {
221       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft);
222       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
223       return;
224   }
225
226   Color us = rootPos.side_to_move();
227   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
228   TT.new_search();
229
230   if (rootMoves.empty())
231   {
232       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
233       sync_cout << "info depth 0 score "
234                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
235                 << sync_endl;
236   }
237   else
238   {
239       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                       Utility::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(19);
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 + (110 - ct / 2) * prev / (abs(prev) + 140);
412
413               contempt = (us == WHITE ?  make_score(dct, dct / 2)
414                                       : -make_score(dct, dct / 2));
415           }
416
417           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
418           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
419           // high/low anymore.
420           int failedHighCnt = 0;
421           while (true)
422           {
423               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - searchAgainCounter);
424               bestValue = ::search<PV>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
425
426               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
427               // is done with a stable algorithm because all the values but the
428               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
429               // and we want to keep the same order for all the moves except the
430               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
431               // search the already searched PV lines are preserved.
432               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
433
434               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
435               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
436               // the previous iteration.
437               if (Threads.stop)
438                   break;
439
440               // When failing high/low give some update (without cluttering
441               // the UI) before a re-search.
442               if (   mainThread
443                   && multiPV == 1
444                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
445                   && Time.elapsed() > 3000)
446                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
447
448               // In case of failing low/high increase aspiration window and
449               // re-search, otherwise exit the loop.
450               if (bestValue <= alpha)
451               {
452                   beta = (alpha + beta) / 2;
453                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
454
455                   failedHighCnt = 0;
456                   if (mainThread)
457                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
458               }
459               else if (bestValue >= beta)
460               {
461                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
462                   ++failedHighCnt;
463               }
464               else
465               {
466                   ++rootMoves[pvIdx].bestMoveCount;
467                   break;
468               }
469
470               delta += delta / 4 + 5;
471
472               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
473           }
474
475           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
476           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
477
478           if (    mainThread
479               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
480               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
481       }
482
483       if (!Threads.stop)
484           completedDepth = rootDepth;
485
486       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
487          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
488          lastBestMoveDepth = rootDepth;
489       }
490
491       // Have we found a "mate in x"?
492       if (   Limits.mate
493           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
494           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
495           Threads.stop = true;
496
497       if (!mainThread)
498           continue;
499
500       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
501       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
502           skill.pick_best(multiPV);
503
504       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
505       if (    Limits.use_time_management()
506           && !Threads.stop
507           && !mainThread->stopOnPonderhit)
508       {
509           double fallingEval = (296 + 6 * (mainThread->bestPreviousScore - bestValue)
510                                     + 6 * (mainThread->iterValue[iterIdx] - bestValue)) / 725.0;
511           fallingEval = Utility::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
512
513           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
514           timeReduction = lastBestMoveDepth + 10 < completedDepth ? 1.92 : 0.95;
515           double reduction = (1.47 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.22 * timeReduction);
516
517           // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
518           for (Thread* th : Threads)
519           {
520               totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
521               th->bestMoveChanges = 0;
522           }
523           double bestMoveInstability = 1 + totBestMoveChanges / Threads.size();
524
525           double totalTime = rootMoves.size() == 1 ? 0 :
526                              Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability;
527
528           // Stop the search if we have exceeded the totalTime, at least 1ms search
529           if (Time.elapsed() > totalTime)
530           {
531               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
532               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
533               if (mainThread->ponder)
534                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
535               else
536                   Threads.stop = true;
537           }
538           else if (   Threads.increaseDepth
539                    && !mainThread->ponder
540                    && Time.elapsed() > totalTime * 0.56)
541                    Threads.increaseDepth = false;
542           else
543                    Threads.increaseDepth = true;
544       }
545
546       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
547       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
548   }
549
550   if (!mainThread)
551       return;
552
553   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
554
555   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
556   if (skill.enabled())
557       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
558                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
559 }
560
561
562 namespace {
563
564   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
565
566   template <NodeType NT>
567   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
568
569     constexpr bool PvNode = NT == PV;
570     const bool rootNode = PvNode && ss->ply == 0;
571
572     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
573     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
574     if (   pos.rule50_count() >= 3
575         && alpha < VALUE_DRAW
576         && !rootNode
577         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
578     {
579         alpha = value_draw(pos.this_thread());
580         if (alpha >= beta)
581             return alpha;
582     }
583
584     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
585     if (depth <= 0)
586         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
587
588     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
589     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
590     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
591     assert(!(PvNode && cutNode));
592
593     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
594     StateInfo st;
595     TTEntry* tte;
596     Key posKey;
597     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
598     Depth extension, newDepth;
599     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue, probcutBeta;
600     bool ttHit, ttPv, formerPv, givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
601     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning,
602          ttCapture, singularQuietLMR;
603     Piece movedPiece;
604     int moveCount, captureCount, quietCount;
605
606     // Step 1. Initialize node
607     Thread* thisThread = pos.this_thread();
608     ss->inCheck = pos.checkers();
609     priorCapture = pos.captured_piece();
610     Color us = pos.side_to_move();
611     moveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
612     bestValue = -VALUE_INFINITE;
613     maxValue = VALUE_INFINITE;
614
615     // Check for the available remaining time
616     if (thisThread == Threads.main())
617         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
618
619     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
620     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
621         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
622
623     if (!rootNode)
624     {
625         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
626         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
627             || pos.is_draw(ss->ply)
628             || ss->ply >= MAX_PLY)
629             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
630                                                         : value_draw(pos.this_thread());
631
632         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
633         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
634         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
635         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
636         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
637         // mate. In this case return a fail-high score.
638         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
639         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
640         if (alpha >= beta)
641             return alpha;
642     }
643
644     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
645
646     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
647     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
648     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
649     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
650
651     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
652     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
653     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
654     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
655     // LMR which are based on the statScore of parent position.
656     if (rootNode)
657         (ss+4)->statScore = 0;
658     else
659         (ss+2)->statScore = 0;
660
661     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
662     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
663     // position key in case of an excluded move.
664     excludedMove = ss->excludedMove;
665     posKey = excludedMove == MOVE_NONE ? pos.key() : pos.key() ^ make_key(excludedMove);
666     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
667     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
668     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
669             : ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
670     ttPv = PvNode || (ttHit && tte->is_pv());
671     formerPv = ttPv && !PvNode;
672
673     if (   ttPv
674         && depth > 12
675         && ss->ply - 1 < MAX_LPH
676         && !priorCapture
677         && is_ok((ss-1)->currentMove))
678         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply - 1][from_to((ss-1)->currentMove)] << stat_bonus(depth - 5);
679
680     // thisThread->ttHitAverage can be used to approximate the running average of ttHit
681     thisThread->ttHitAverage =   (TtHitAverageWindow - 1) * thisThread->ttHitAverage / TtHitAverageWindow
682                                 + TtHitAverageResolution * ttHit;
683
684     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
685     if (  !PvNode
686         && ttHit
687         && tte->depth() >= depth
688         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
689         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
690                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
691     {
692         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
693         if (ttMove)
694         {
695             if (ttValue >= beta)
696             {
697                 if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
698                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth), depth);
699
700                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply
701                 if ((ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
702                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
703             }
704             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
705             else if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
706             {
707                 int penalty = -stat_bonus(depth);
708                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
709                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
710             }
711         }
712
713         if (pos.rule50_count() < 90)
714             return ttValue;
715     }
716
717     // Step 5. Tablebases probe
718     if (!rootNode && TB::Cardinality)
719     {
720         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
721
722         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
723             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
724             &&  pos.rule50_count() == 0
725             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
726         {
727             TB::ProbeState err;
728             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
729
730             // Force check of time on the next occasion
731             if (thisThread == Threads.main())
732                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
733
734             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
735             {
736                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
737
738                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
739
740                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
741                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
742                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
743                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
744
745                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
746                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
747
748                 if (    b == BOUND_EXACT
749                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
750                 {
751                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ttPv, b,
752                               std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
753                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
754
755                     return value;
756                 }
757
758                 if (PvNode)
759                 {
760                     if (b == BOUND_LOWER)
761                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
762                     else
763                         maxValue = value;
764                 }
765             }
766         }
767     }
768
769     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
770
771     // Step 6. Static evaluation of the position
772     if (ss->inCheck)
773     {
774         // Skip early pruning when in check
775         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
776         improving = false;
777         goto moves_loop;
778     }
779     else if (ttHit)
780     {
781         // Never assume anything about values stored in TT
782         ss->staticEval = eval = tte->eval();
783         if (eval == VALUE_NONE)
784             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
785
786         if (eval == VALUE_DRAW)
787             eval = value_draw(thisThread);
788
789         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
790         if (    ttValue != VALUE_NONE
791             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
792             eval = ttValue;
793     }
794     else
795     {
796         if ((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL)
797         {
798             int bonus = -(ss-1)->statScore / 512;
799
800             ss->staticEval = eval = evaluate(pos) + bonus;
801         }
802         else
803             ss->staticEval = eval = -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
804
805         tte->save(posKey, VALUE_NONE, ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
806     }
807
808     // Step 7. Razoring (~1 Elo)
809     if (   !rootNode // The required rootNode PV handling is not available in qsearch
810         &&  depth == 1
811         &&  eval <= alpha - RazorMargin)
812         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
813
814     improving =  (ss-2)->staticEval == VALUE_NONE ? (ss->staticEval > (ss-4)->staticEval
815               || (ss-4)->staticEval == VALUE_NONE) : ss->staticEval > (ss-2)->staticEval;
816
817     // Step 8. Futility pruning: child node (~50 Elo)
818     if (   !PvNode
819         &&  depth < 6
820         &&  eval - futility_margin(depth, improving) >= beta
821         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN) // Do not return unproven wins
822         return eval;
823
824     // Step 9. Null move search with verification search (~40 Elo)
825     if (   !PvNode
826         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
827         && (ss-1)->statScore < 23824
828         &&  eval >= beta
829         &&  eval >= ss->staticEval
830         &&  ss->staticEval >= beta - 33 * depth - 33 * improving + 112 * ttPv + 311
831         && !excludedMove
832         &&  pos.non_pawn_material(us)
833         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
834     {
835         assert(eval - beta >= 0);
836
837         // Null move dynamic reduction based on depth and value
838         Depth R = (737 + 77 * depth) / 246 + std::min(int(eval - beta) / 192, 3);
839
840         ss->currentMove = MOVE_NULL;
841         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
842
843         pos.do_null_move(st);
844
845         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
846
847         pos.undo_null_move();
848
849         if (nullValue >= beta)
850         {
851             // Do not return unproven mate or TB scores
852             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
853                 nullValue = beta;
854
855             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 13))
856                 return nullValue;
857
858             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
859
860             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
861             // for us, until ply exceeds nmpMinPly.
862             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
863             thisThread->nmpColor = us;
864
865             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
866
867             thisThread->nmpMinPly = 0;
868
869             if (v >= beta)
870                 return nullValue;
871         }
872     }
873
874     probcutBeta = beta + 176 - 49 * improving;
875
876     // Step 10. ProbCut (~10 Elo)
877     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
878     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
879     if (   !PvNode
880         &&  depth > 4
881         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
882         && !(   ttHit
883              && tte->depth() >= depth - 3
884              && ttValue != VALUE_NONE
885              && ttValue < probcutBeta))
886     {
887         if (   ttHit
888             && tte->depth() >= depth - 3
889             && ttValue != VALUE_NONE
890             && ttValue >= probcutBeta
891             && ttMove
892             && pos.capture_or_promotion(ttMove))
893             return probcutBeta;
894
895         assert(probcutBeta < VALUE_INFINITE);
896         MovePicker mp(pos, ttMove, probcutBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
897         int probCutCount = 0;
898
899         while (   (move = mp.next_move()) != MOVE_NONE
900                && probCutCount < 2 + 2 * cutNode)
901             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
902             {
903                 assert(pos.capture_or_promotion(move));
904                 assert(depth >= 5);
905
906                 captureOrPromotion = true;
907                 probCutCount++;
908
909                 ss->currentMove = move;
910                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
911                                                                           [captureOrPromotion]
912                                                                           [pos.moved_piece(move)]
913                                                                           [to_sq(move)];
914
915                 pos.do_move(move, st);
916
917                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
918                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -probcutBeta, -probcutBeta+1);
919
920                 // If the qsearch held, perform the regular search
921                 if (value >= probcutBeta)
922                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -probcutBeta, -probcutBeta+1, depth - 4, !cutNode);
923
924                 pos.undo_move(move);
925
926                 if (value >= probcutBeta)
927                 {
928                     if ( !(ttHit
929                        && tte->depth() >= depth - 3
930                        && ttValue != VALUE_NONE))
931                         tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ttPv,
932                             BOUND_LOWER,
933                             depth - 3, move, ss->staticEval);
934                     return value;
935                 }
936             }
937     }
938
939     // Step 11. Internal iterative deepening (~1 Elo)
940     if (depth >= 7 && !ttMove)
941     {
942         search<NT>(pos, ss, alpha, beta, depth - 7, cutNode);
943
944         tte = TT.probe(posKey, ttHit);
945         ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
946         ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
947     }
948
949 moves_loop: // When in check, search starts from here
950
951     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
952                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
953                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
954
955     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
956
957     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
958                                       &thisThread->lowPlyHistory,
959                                       &captureHistory,
960                                       contHist,
961                                       countermove,
962                                       ss->killers,
963                                       ss->ply);
964
965     value = bestValue;
966     singularQuietLMR = moveCountPruning = false;
967     ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
968
969     // Mark this node as being searched
970     ThreadHolding th(thisThread, posKey, ss->ply);
971
972     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
973     // or a beta cutoff occurs.
974     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
975     {
976       assert(is_ok(move));
977
978       if (move == excludedMove)
979           continue;
980
981       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
982       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
983       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
984       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
985       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
986                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
987           continue;
988
989       ss->moveCount = ++moveCount;
990
991       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
992           sync_cout << "info depth " << depth
993                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
994                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
995       if (PvNode)
996           (ss+1)->pv = nullptr;
997
998       extension = 0;
999       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1000       movedPiece = pos.moved_piece(move);
1001       givesCheck = pos.gives_check(move);
1002
1003       // Calculate new depth for this move
1004       newDepth = depth - 1;
1005
1006       // Step 13. Pruning at shallow depth (~200 Elo)
1007       if (  !rootNode
1008           && pos.non_pawn_material(us)
1009           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
1010       {
1011           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold
1012           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
1013
1014           // Reduced depth of the next LMR search
1015           int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount), 0);
1016
1017           if (   !captureOrPromotion
1018               && !givesCheck)
1019           {
1020               // Countermoves based pruning (~20 Elo)
1021               if (   lmrDepth < 4 + ((ss-1)->statScore > 0 || (ss-1)->moveCount == 1)
1022                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1023                   && (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1024                   continue;
1025
1026               // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
1027               if (   lmrDepth < 6
1028                   && !ss->inCheck
1029                   && ss->staticEval + 284 + 188 * lmrDepth <= alpha
1030                   &&  (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1031                     + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1032                     + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1033                     + (*contHist[5])[movedPiece][to_sq(move)] / 2 < 28388)
1034                   continue;
1035
1036               // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
1037               if (!pos.see_ge(move, Value(-(29 - std::min(lmrDepth, 17)) * lmrDepth * lmrDepth)))
1038                   continue;
1039           }
1040           else
1041           {
1042               // Capture history based pruning when the move doesn't give check
1043               if (   !givesCheck
1044                   && lmrDepth < 1
1045                   && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] < 0)
1046                   continue;
1047
1048               // Futility pruning for captures
1049               if (   !givesCheck
1050                   && lmrDepth < 6
1051                   && !(PvNode && abs(bestValue) < 2)
1052                   && PieceValue[MG][type_of(movedPiece)] >= PieceValue[MG][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))]
1053                   && !ss->inCheck
1054                   && ss->staticEval + 267 + 391 * lmrDepth
1055                      + PieceValue[MG][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] <= alpha)
1056                   continue;
1057
1058               // See based pruning
1059               if (!pos.see_ge(move, Value(-202) * depth)) // (~25 Elo)
1060                   continue;
1061           }
1062       }
1063
1064       // Step 14. Extensions (~75 Elo)
1065
1066       // Singular extension search (~70 Elo). If all moves but one fail low on a
1067       // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1068       // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1069       // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1070       // result is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove.
1071       if (    depth >= 6
1072           &&  move == ttMove
1073           && !rootNode
1074           && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1075        /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1076           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1077           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1078           &&  tte->depth() >= depth - 3
1079           &&  pos.legal(move))
1080       {
1081           Value singularBeta = ttValue - ((formerPv + 4) * depth) / 2;
1082           Depth singularDepth = (depth - 1 + 3 * formerPv) / 2;
1083           ss->excludedMove = move;
1084           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1085           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1086
1087           if (value < singularBeta)
1088           {
1089               extension = 1;
1090               singularQuietLMR = !ttCapture;
1091           }
1092
1093           // Multi-cut pruning
1094           // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1095           // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1096           // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1097           // a soft bound.
1098           else if (singularBeta >= beta)
1099               return singularBeta;
1100
1101           // If the eval of ttMove is greater than beta we try also if there is another
1102           // move that pushes it over beta, if so also produce a cutoff.
1103           else if (ttValue >= beta)
1104           {
1105               ss->excludedMove = move;
1106               value = search<NonPV>(pos, ss, beta - 1, beta, (depth + 3) / 2, cutNode);
1107               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1108
1109               if (value >= beta)
1110                   return beta;
1111           }
1112       }
1113
1114       // Check extension (~2 Elo)
1115       else if (    givesCheck
1116                && (pos.is_discovery_check_on_king(~us, move) || pos.see_ge(move)))
1117           extension = 1;
1118
1119       // Passed pawn extension
1120       else if (   move == ss->killers[0]
1121                && pos.advanced_pawn_push(move)
1122                && pos.pawn_passed(us, to_sq(move)))
1123           extension = 1;
1124
1125       // Last captures extension
1126       else if (   PieceValue[EG][pos.captured_piece()] > PawnValueEg
1127                && pos.non_pawn_material() <= 2 * RookValueMg)
1128           extension = 1;
1129
1130       // Castling extension
1131       if (type_of(move) == CASTLING)
1132           extension = 1;
1133
1134       // Add extension to new depth
1135       newDepth += extension;
1136
1137       // Speculative prefetch as early as possible
1138       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1139
1140       // Check for legality just before making the move
1141       if (!rootNode && !pos.legal(move))
1142       {
1143           ss->moveCount = --moveCount;
1144           continue;
1145       }
1146
1147       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1148       ss->currentMove = move;
1149       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1150                                                                 [captureOrPromotion]
1151                                                                 [movedPiece]
1152                                                                 [to_sq(move)];
1153
1154       // Step 15. Make the move
1155       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1156
1157       // Step 16. Reduced depth search (LMR, ~200 Elo). If the move fails high it will be
1158       // re-searched at full depth.
1159       if (    depth >= 3
1160           &&  moveCount > 1 + 2 * rootNode
1161           && (!rootNode || thisThread->best_move_count(move) == 0)
1162           && (  !captureOrPromotion
1163               || moveCountPruning
1164               || ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] <= alpha
1165               || cutNode
1166               || thisThread->ttHitAverage < 415 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024))
1167       {
1168           Depth r = reduction(improving, depth, moveCount);
1169
1170           // Decrease reduction if the ttHit running average is large
1171           if (thisThread->ttHitAverage > 473 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024)
1172               r--;
1173
1174           // Reduction if other threads are searching this position
1175           if (th.marked())
1176               r++;
1177
1178           // Decrease reduction if position is or has been on the PV (~10 Elo)
1179           if (ttPv)
1180               r -= 2;
1181
1182           if (moveCountPruning && !formerPv)
1183               r++;
1184
1185           // Decrease reduction if opponent's move count is high (~5 Elo)
1186           if ((ss-1)->moveCount > 13)
1187               r--;
1188
1189           // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~3 Elo)
1190           if (singularQuietLMR)
1191               r -= 1 + formerPv;
1192
1193           if (!captureOrPromotion)
1194           {
1195               // Increase reduction if ttMove is a capture (~5 Elo)
1196               if (ttCapture)
1197                   r++;
1198
1199               // Increase reduction for cut nodes (~10 Elo)
1200               if (cutNode)
1201                   r += 2;
1202
1203               // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
1204               // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
1205               // hence break make_move(). (~2 Elo)
1206               else if (    type_of(move) == NORMAL
1207                        && !pos.see_ge(reverse_move(move)))
1208                   r -= 2 + ttPv - (type_of(movedPiece) == PAWN);
1209
1210               ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1211                              + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1212                              + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1213                              + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1214                              - 4826;
1215
1216               // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score (~10 Elo)
1217               if (ss->statScore >= -100 && (ss-1)->statScore < -112)
1218                   r--;
1219
1220               else if ((ss-1)->statScore >= -125 && ss->statScore < -138)
1221                   r++;
1222
1223               // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1224               r -= ss->statScore / 14615;
1225           }
1226           else
1227           {
1228             // Increase reduction for captures/promotions if late move and at low depth
1229             if (depth < 8 && moveCount > 2)
1230                 r++;
1231
1232             // Unless giving check, this capture is likely bad
1233             if (   !givesCheck
1234                 && ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] + 211 * depth <= alpha)
1235                 r++;
1236           }
1237
1238           Depth d = Utility::clamp(newDepth - r, 1, newDepth);
1239
1240           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1241
1242           doFullDepthSearch = value > alpha && d != newDepth;
1243
1244           didLMR = true;
1245       }
1246       else
1247       {
1248           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1249
1250           didLMR = false;
1251       }
1252
1253       // Step 17. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1254       if (doFullDepthSearch)
1255       {
1256           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1257
1258           if (didLMR && !captureOrPromotion)
1259           {
1260               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1261                                         : -stat_bonus(newDepth);
1262
1263               if (move == ss->killers[0])
1264                   bonus += bonus / 4;
1265
1266               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1267           }
1268       }
1269
1270       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1271       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1272       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1273       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1274       {
1275           (ss+1)->pv = pv;
1276           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1277
1278           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false);
1279       }
1280
1281       // Step 18. Undo move
1282       pos.undo_move(move);
1283
1284       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1285
1286       // Step 19. Check for a new best move
1287       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1288       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1289       // updating best move, PV and TT.
1290       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1291           return VALUE_ZERO;
1292
1293       if (rootNode)
1294       {
1295           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1296                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1297
1298           // PV move or new best move?
1299           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1300           {
1301               rm.score = value;
1302               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1303               rm.pv.resize(1);
1304
1305               assert((ss+1)->pv);
1306
1307               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1308                   rm.pv.push_back(*m);
1309
1310               // We record how often the best move has been changed in each
1311               // iteration. This information is used for time management: when
1312               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1313               if (moveCount > 1)
1314                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1315           }
1316           else
1317               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1318               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1319               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1320               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1321       }
1322
1323       if (value > bestValue)
1324       {
1325           bestValue = value;
1326
1327           if (value > alpha)
1328           {
1329               bestMove = move;
1330
1331               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1332                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1333
1334               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1335                   alpha = value;
1336               else
1337               {
1338                   assert(value >= beta); // Fail high
1339                   ss->statScore = 0;
1340                   break;
1341               }
1342           }
1343       }
1344
1345       if (move != bestMove)
1346       {
1347           if (captureOrPromotion && captureCount < 32)
1348               capturesSearched[captureCount++] = move;
1349
1350           else if (!captureOrPromotion && quietCount < 64)
1351               quietsSearched[quietCount++] = move;
1352       }
1353     }
1354
1355     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1356     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1357     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1358     /*
1359        if (Threads.stop)
1360         return VALUE_DRAW;
1361     */
1362
1363     // Step 20. Check for mate and stalemate
1364     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1365     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1366     // return a fail low score.
1367
1368     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1369
1370     if (!moveCount)
1371         bestValue = excludedMove ? alpha
1372                    :     ss->inCheck ? mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1373
1374     else if (bestMove)
1375         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1376                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1377
1378     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1379     else if (   (depth >= 3 || PvNode)
1380              && !priorCapture)
1381         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth));
1382
1383     if (PvNode)
1384         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1385
1386     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1387         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ttPv,
1388                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1389                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1390                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1391
1392     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1393
1394     return bestValue;
1395   }
1396
1397
1398   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1399   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1400   template <NodeType NT>
1401   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1402
1403     constexpr bool PvNode = NT == PV;
1404
1405     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1406     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1407     assert(depth <= 0);
1408
1409     Move pv[MAX_PLY+1];
1410     StateInfo st;
1411     TTEntry* tte;
1412     Key posKey;
1413     Move ttMove, move, bestMove;
1414     Depth ttDepth;
1415     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1416     bool ttHit, pvHit, givesCheck, captureOrPromotion;
1417     int moveCount;
1418
1419     if (PvNode)
1420     {
1421         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1422         (ss+1)->pv = pv;
1423         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1424     }
1425
1426     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1427     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
1428     bestMove = MOVE_NONE;
1429     ss->inCheck = pos.checkers();
1430     moveCount = 0;
1431
1432     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1433     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1434         || ss->ply >= MAX_PLY)
1435         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1436
1437     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1438
1439     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1440     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1441     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1442     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1443                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1444     // Transposition table lookup
1445     posKey = pos.key();
1446     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
1447     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1448     ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1449     pvHit = ttHit && tte->is_pv();
1450
1451     if (  !PvNode
1452         && ttHit
1453         && tte->depth() >= ttDepth
1454         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1455         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1456                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
1457         return ttValue;
1458
1459     // Evaluate the position statically
1460     if (ss->inCheck)
1461     {
1462         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1463         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1464     }
1465     else
1466     {
1467         if (ttHit)
1468         {
1469             // Never assume anything about values stored in TT
1470             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1471                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1472
1473             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1474             if (    ttValue != VALUE_NONE
1475                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1476                 bestValue = ttValue;
1477         }
1478         else
1479             ss->staticEval = bestValue =
1480             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1481                                              : -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
1482
1483         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1484         if (bestValue >= beta)
1485         {
1486             if (!ttHit)
1487                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1488                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1489
1490             return bestValue;
1491         }
1492
1493         if (PvNode && bestValue > alpha)
1494             alpha = bestValue;
1495
1496         futilityBase = bestValue + 141;
1497     }
1498
1499     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1500                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1501                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1502
1503     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1504     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1505     // queen and checking knight promotions, and other checks(only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1506     // will be generated.
1507     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1508                                       &thisThread->captureHistory,
1509                                       contHist,
1510                                       to_sq((ss-1)->currentMove));
1511
1512     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1513     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1514     {
1515       assert(is_ok(move));
1516
1517       givesCheck = pos.gives_check(move);
1518       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1519
1520       moveCount++;
1521
1522       // Futility pruning
1523       if (   !ss->inCheck
1524           && !givesCheck
1525           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1526           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1527       {
1528           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1529
1530           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1531
1532           if (futilityValue <= alpha)
1533           {
1534               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1535               continue;
1536           }
1537
1538           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1539           {
1540               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1541               continue;
1542           }
1543       }
1544
1545       // Do not search moves with negative SEE values
1546       if (  !ss->inCheck && !pos.see_ge(move))
1547           continue;
1548
1549       // Speculative prefetch as early as possible
1550       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1551
1552       // Check for legality just before making the move
1553       if (!pos.legal(move))
1554       {
1555           moveCount--;
1556           continue;
1557       }
1558
1559       ss->currentMove = move;
1560       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1561                                                                 [captureOrPromotion]
1562                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1563                                                                 [to_sq(move)];
1564
1565       // Make and search the move
1566       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1567       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1568       pos.undo_move(move);
1569
1570       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1571
1572       // Check for a new best move
1573       if (value > bestValue)
1574       {
1575           bestValue = value;
1576
1577           if (value > alpha)
1578           {
1579               bestMove = move;
1580
1581               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1582                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1583
1584               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1585                   alpha = value;
1586               else
1587                   break; // Fail high
1588           }
1589        }
1590     }
1591
1592     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1593     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1594     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1595         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1596
1597     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1598               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1599               PvNode && bestValue > oldAlpha  ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1600               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1601
1602     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1603
1604     return bestValue;
1605   }
1606
1607
1608   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1609   // "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1610   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1611
1612   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1613
1614     assert(v != VALUE_NONE);
1615
1616     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1617           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1618   }
1619
1620
1621   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1622   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1623   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root". However,
1624   // for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1625   // and the graph history interaction, we return an optimal TB score instead.
1626
1627   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1628
1629     if (v == VALUE_NONE)
1630         return VALUE_NONE;
1631
1632     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1633     {
1634         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1635             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1636
1637         return v - ply;
1638     }
1639
1640     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1641     {
1642         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1643             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1644
1645         return v + ply;
1646     }
1647
1648     return v;
1649   }
1650
1651
1652   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1653
1654   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1655
1656     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1657         *pv++ = *childPv++;
1658     *pv = MOVE_NONE;
1659   }
1660
1661
1662   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1663
1664   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1665                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1666
1667     int bonus1, bonus2;
1668     Color us = pos.side_to_move();
1669     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1670     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1671     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1672     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1673
1674     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1675     bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1               // larger bonus
1676                                             : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
1677
1678     if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1679     {
1680         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2, depth);
1681
1682         // Decrease all the non-best quiet moves
1683         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1684         {
1685             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1686             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1687         }
1688     }
1689     else
1690         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1691
1692     // Extra penalty for a quiet TT or main killer move in previous ply when it gets refuted
1693     if (   ((ss-1)->moveCount == 1 || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1694         && !pos.captured_piece())
1695             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1696
1697     // Decrease all the non-best capture moves
1698     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1699     {
1700         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1701         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1702         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1703     }
1704   }
1705
1706
1707   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1708   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1709
1710   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1711
1712     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1713     {
1714         if (ss->inCheck && i > 2)
1715             break;
1716         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1717             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1718     }
1719   }
1720
1721
1722   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1723
1724   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth) {
1725
1726     if (ss->killers[0] != move)
1727     {
1728         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1729         ss->killers[0] = move;
1730     }
1731
1732     Color us = pos.side_to_move();
1733     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1734     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1735     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1736
1737     if (type_of(pos.moved_piece(move)) != PAWN)
1738         thisThread->mainHistory[us][from_to(reverse_move(move))] << -bonus;
1739
1740     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1741     {
1742         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1743         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1744     }
1745
1746     if (depth > 11 && ss->ply < MAX_LPH)
1747         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply][from_to(move)] << stat_bonus(depth - 6);
1748   }
1749
1750   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1751   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1752
1753   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1754
1755     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1756     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1757
1758     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1759     Value topScore = rootMoves[0].score;
1760     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1761     int weakness = 120 - 2 * level;
1762     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1763
1764     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1765     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1766     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1767     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1768     {
1769         // This is our magic formula
1770         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1771                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1772
1773         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1774         {
1775             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1776             best = rootMoves[i].pv[0];
1777         }
1778     }
1779
1780     return best;
1781   }
1782
1783 } // namespace
1784
1785
1786 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1787 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1788
1789 void MainThread::check_time() {
1790
1791   if (--callsCnt > 0)
1792       return;
1793
1794   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1795   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1796
1797   static TimePoint lastInfoTime = now();
1798
1799   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1800   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1801
1802   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1803   {
1804       lastInfoTime = tick;
1805       dbg_print();
1806   }
1807
1808   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1809   if (ponder)
1810       return;
1811
1812   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1813       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1814       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1815       Threads.stop = true;
1816 }
1817
1818
1819 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1820 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1821
1822 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1823
1824   std::stringstream ss;
1825   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1826   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1827   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1828   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1829   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1830   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1831
1832   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1833   {
1834       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1835
1836       if (depth == 1 && !updated)
1837           continue;
1838
1839       Depth d = updated ? depth : depth - 1;
1840       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1841
1842       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1843       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1844
1845       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1846           ss << "\n";
1847
1848       ss << "info"
1849          << " depth "    << d
1850          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1851          << " multipv "  << i + 1
1852          << " score "    << UCI::value(v);
1853
1854       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1855           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1856
1857       if (!tb && i == pvIdx)
1858           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1859
1860       ss << " nodes "    << nodesSearched
1861          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1862
1863       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1864           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1865
1866       ss << " tbhits "   << tbHits
1867          << " time "     << elapsed
1868          << " pv";
1869
1870       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1871           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1872   }
1873
1874   return ss.str();
1875 }
1876
1877
1878 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1879 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1880 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1881 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1882
1883 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1884
1885     StateInfo st;
1886     bool ttHit;
1887
1888     assert(pv.size() == 1);
1889
1890     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1891         return false;
1892
1893     pos.do_move(pv[0], st);
1894     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1895
1896     if (ttHit)
1897     {
1898         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1899         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1900             pv.push_back(m);
1901     }
1902
1903     pos.undo_move(pv[0]);
1904     return pv.size() > 1;
1905 }
1906
1907 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1908
1909     RootInTB = false;
1910     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1911     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1912     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1913     bool dtz_available = true;
1914
1915     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1916     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1917     if (Cardinality > MaxCardinality)
1918     {
1919         Cardinality = MaxCardinality;
1920         ProbeDepth = 0;
1921     }
1922
1923     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1924     {
1925         // Rank moves using DTZ tables
1926         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1927
1928         if (!RootInTB)
1929         {
1930             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1931             dtz_available = false;
1932             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1933         }
1934     }
1935
1936     if (RootInTB)
1937     {
1938         // Sort moves according to TB rank
1939         std::sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
1940                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
1941
1942         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
1943         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
1944             Cardinality = 0;
1945     }
1946     else
1947     {
1948         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
1949         for (auto& m : rootMoves)
1950             m.tbRank = 0;
1951     }
1952 }