Small cleanups
[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;
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     // Step 10. ProbCut (~10 Elo)
875     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
876     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
877     if (   !PvNode
878         &&  depth > 4
879         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
880     {
881         Value raisedBeta = beta + 176 - 49 * improving;
882         assert(raisedBeta < VALUE_INFINITE);
883         MovePicker mp(pos, ttMove, raisedBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
884         int probCutCount = 0;
885
886         while (   (move = mp.next_move()) != MOVE_NONE
887                && probCutCount < 2 + 2 * cutNode
888                && !(   move == ttMove
889                     && tte->depth() >= depth - 4
890                     && ttValue < raisedBeta))
891             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
892             {
893                 assert(pos.capture_or_promotion(move));
894                 assert(depth >= 5);
895
896                 captureOrPromotion = true;
897                 probCutCount++;
898
899                 ss->currentMove = move;
900                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
901                                                                           [captureOrPromotion]
902                                                                           [pos.moved_piece(move)]
903                                                                           [to_sq(move)];
904
905                 pos.do_move(move, st);
906
907                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
908                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -raisedBeta, -raisedBeta+1);
909
910                 // If the qsearch held, perform the regular search
911                 if (value >= raisedBeta)
912                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -raisedBeta, -raisedBeta+1, depth - 4, !cutNode);
913
914                 pos.undo_move(move);
915
916                 if (value >= raisedBeta)
917                     return value;
918             }
919     }
920
921     // Step 11. Internal iterative deepening (~1 Elo)
922     if (depth >= 7 && !ttMove)
923     {
924         search<NT>(pos, ss, alpha, beta, depth - 7, cutNode);
925
926         tte = TT.probe(posKey, ttHit);
927         ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
928         ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
929     }
930
931 moves_loop: // When in check, search starts from here
932
933     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
934                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
935                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
936
937     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
938
939     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
940                                       &thisThread->lowPlyHistory,
941                                       &captureHistory,
942                                       contHist,
943                                       countermove,
944                                       ss->killers,
945                                       ss->ply);
946
947     value = bestValue;
948     singularQuietLMR = moveCountPruning = false;
949     ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
950
951     // Mark this node as being searched
952     ThreadHolding th(thisThread, posKey, ss->ply);
953
954     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
955     // or a beta cutoff occurs.
956     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
957     {
958       assert(is_ok(move));
959
960       if (move == excludedMove)
961           continue;
962
963       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
964       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
965       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
966       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
967       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
968                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
969           continue;
970
971       ss->moveCount = ++moveCount;
972
973       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
974           sync_cout << "info depth " << depth
975                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
976                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
977       if (PvNode)
978           (ss+1)->pv = nullptr;
979
980       extension = 0;
981       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
982       movedPiece = pos.moved_piece(move);
983       givesCheck = pos.gives_check(move);
984
985       // Calculate new depth for this move
986       newDepth = depth - 1;
987
988       // Step 13. Pruning at shallow depth (~200 Elo)
989       if (  !rootNode
990           && pos.non_pawn_material(us)
991           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
992       {
993           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold
994           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
995
996           // Reduced depth of the next LMR search
997           int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount), 0);
998
999           if (   !captureOrPromotion
1000               && !givesCheck)
1001           {
1002               // Countermoves based pruning (~20 Elo)
1003               if (   lmrDepth < 4 + ((ss-1)->statScore > 0 || (ss-1)->moveCount == 1)
1004                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1005                   && (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1006                   continue;
1007
1008               // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
1009               if (   lmrDepth < 6
1010                   && !ss->inCheck
1011                   && ss->staticEval + 284 + 188 * lmrDepth <= alpha
1012                   &&  (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1013                     + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1014                     + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1015                     + (*contHist[5])[movedPiece][to_sq(move)] / 2 < 28388)
1016                   continue;
1017
1018               // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
1019               if (!pos.see_ge(move, Value(-(29 - std::min(lmrDepth, 17)) * lmrDepth * lmrDepth)))
1020                   continue;
1021           }
1022           else
1023           {
1024               // Capture history based pruning when the move doesn't give check
1025               if (   !givesCheck
1026                   && lmrDepth < 1
1027                   && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] < 0)
1028                   continue;
1029
1030               // Futility pruning for captures
1031               if (   !givesCheck
1032                   && lmrDepth < 6
1033                   && !(PvNode && abs(bestValue) < 2)
1034                   && PieceValue[MG][type_of(movedPiece)] >= PieceValue[MG][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))]
1035                   && !ss->inCheck
1036                   && ss->staticEval + 267 + 391 * lmrDepth
1037                      + PieceValue[MG][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] <= alpha)
1038                   continue;
1039
1040               // See based pruning
1041               if (!pos.see_ge(move, Value(-202) * depth)) // (~25 Elo)
1042                   continue;
1043           }
1044       }
1045
1046       // Step 14. Extensions (~75 Elo)
1047
1048       // Singular extension search (~70 Elo). If all moves but one fail low on a
1049       // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1050       // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1051       // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1052       // result is lower than ttValue minus a margin then we will extend the ttMove.
1053       if (    depth >= 6
1054           &&  move == ttMove
1055           && !rootNode
1056           && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1057        /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1058           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1059           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1060           &&  tte->depth() >= depth - 3
1061           &&  pos.legal(move))
1062       {
1063           Value singularBeta = ttValue - ((formerPv + 4) * depth) / 2;
1064           Depth singularDepth = (depth - 1 + 3 * formerPv) / 2;
1065           ss->excludedMove = move;
1066           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1067           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1068
1069           if (value < singularBeta)
1070           {
1071               extension = 1;
1072               singularQuietLMR = !ttCapture;
1073           }
1074
1075           // Multi-cut pruning
1076           // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1077           // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1078           // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1079           // a soft bound.
1080           else if (singularBeta >= beta)
1081               return singularBeta;
1082
1083           // If the eval of ttMove is greater than beta we try also if there is another
1084           // move that pushes it over beta, if so also produce a cutoff.
1085           else if (ttValue >= beta)
1086           {
1087               ss->excludedMove = move;
1088               value = search<NonPV>(pos, ss, beta - 1, beta, (depth + 3) / 2, cutNode);
1089               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1090
1091               if (value >= beta)
1092                   return beta;
1093           }
1094       }
1095
1096       // Check extension (~2 Elo)
1097       else if (    givesCheck
1098                && (pos.is_discovery_check_on_king(~us, move) || pos.see_ge(move)))
1099           extension = 1;
1100
1101       // Passed pawn extension
1102       else if (   move == ss->killers[0]
1103                && pos.advanced_pawn_push(move)
1104                && pos.pawn_passed(us, to_sq(move)))
1105           extension = 1;
1106
1107       // Last captures extension
1108       else if (   PieceValue[EG][pos.captured_piece()] > PawnValueEg
1109                && pos.non_pawn_material() <= 2 * RookValueMg)
1110           extension = 1;
1111
1112       // Castling extension
1113       if (type_of(move) == CASTLING)
1114           extension = 1;
1115
1116       // Late irreversible move extension
1117       if (   move == ttMove
1118           && pos.rule50_count() > 80
1119           && (captureOrPromotion || type_of(movedPiece) == PAWN))
1120           extension = 2;
1121
1122       // Add extension to new depth
1123       newDepth += extension;
1124
1125       // Speculative prefetch as early as possible
1126       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1127
1128       // Check for legality just before making the move
1129       if (!rootNode && !pos.legal(move))
1130       {
1131           ss->moveCount = --moveCount;
1132           continue;
1133       }
1134
1135       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1136       ss->currentMove = move;
1137       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1138                                                                 [captureOrPromotion]
1139                                                                 [movedPiece]
1140                                                                 [to_sq(move)];
1141
1142       // Step 15. Make the move
1143       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1144
1145       // Step 16. Reduced depth search (LMR, ~200 Elo). If the move fails high it will be
1146       // re-searched at full depth.
1147       if (    depth >= 3
1148           &&  moveCount > 1 + 2 * rootNode
1149           && (!rootNode || thisThread->best_move_count(move) == 0)
1150           && (  !captureOrPromotion
1151               || moveCountPruning
1152               || ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] <= alpha
1153               || cutNode
1154               || thisThread->ttHitAverage < 415 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024))
1155       {
1156           Depth r = reduction(improving, depth, moveCount);
1157
1158           // Decrease reduction if the ttHit running average is large
1159           if (thisThread->ttHitAverage > 473 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024)
1160               r--;
1161
1162           // Reduction if other threads are searching this position
1163           if (th.marked())
1164               r++;
1165
1166           // Decrease reduction if position is or has been on the PV (~10 Elo)
1167           if (ttPv)
1168               r -= 2;
1169
1170           if (moveCountPruning && !formerPv)
1171               r++;
1172
1173           // Decrease reduction if opponent's move count is high (~5 Elo)
1174           if ((ss-1)->moveCount > 13)
1175               r--;
1176
1177           // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~3 Elo)
1178           if (singularQuietLMR)
1179               r -= 1 + formerPv;
1180
1181           if (!captureOrPromotion)
1182           {
1183               // Increase reduction if ttMove is a capture (~5 Elo)
1184               if (ttCapture)
1185                   r++;
1186
1187               // Increase reduction for cut nodes (~10 Elo)
1188               if (cutNode)
1189                   r += 2;
1190
1191               // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
1192               // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
1193               // hence break make_move(). (~2 Elo)
1194               else if (    type_of(move) == NORMAL
1195                        && !pos.see_ge(reverse_move(move)))
1196                   r -= 2 + ttPv - (type_of(movedPiece) == PAWN);
1197
1198               ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1199                              + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1200                              + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1201                              + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1202                              - 4826;
1203
1204               // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score (~10 Elo)
1205               if (ss->statScore >= -100 && (ss-1)->statScore < -112)
1206                   r--;
1207
1208               else if ((ss-1)->statScore >= -125 && ss->statScore < -138)
1209                   r++;
1210
1211               // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1212               r -= ss->statScore / 14615;
1213           }
1214           else
1215           {
1216             // Increase reduction for captures/promotions if late move and at low depth
1217             if (depth < 8 && moveCount > 2)
1218                 r++;
1219
1220             // Unless giving check, this capture is likely bad
1221             if (   !givesCheck
1222                 && ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] + 211 * depth <= alpha)
1223                 r++;
1224           }
1225
1226           Depth d = Utility::clamp(newDepth - r, 1, newDepth);
1227
1228           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1229
1230           doFullDepthSearch = value > alpha && d != newDepth;
1231
1232           didLMR = true;
1233       }
1234       else
1235       {
1236           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1237
1238           didLMR = false;
1239       }
1240
1241       // Step 17. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1242       if (doFullDepthSearch)
1243       {
1244           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1245
1246           if (didLMR && !captureOrPromotion)
1247           {
1248               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1249                                         : -stat_bonus(newDepth);
1250
1251               if (move == ss->killers[0])
1252                   bonus += bonus / 4;
1253
1254               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1255           }
1256       }
1257
1258       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1259       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1260       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1261       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1262       {
1263           (ss+1)->pv = pv;
1264           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1265
1266           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false);
1267       }
1268
1269       // Step 18. Undo move
1270       pos.undo_move(move);
1271
1272       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1273
1274       // Step 19. Check for a new best move
1275       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1276       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1277       // updating best move, PV and TT.
1278       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1279           return VALUE_ZERO;
1280
1281       if (rootNode)
1282       {
1283           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1284                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1285
1286           // PV move or new best move?
1287           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1288           {
1289               rm.score = value;
1290               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1291               rm.pv.resize(1);
1292
1293               assert((ss+1)->pv);
1294
1295               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1296                   rm.pv.push_back(*m);
1297
1298               // We record how often the best move has been changed in each
1299               // iteration. This information is used for time management: when
1300               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1301               if (moveCount > 1)
1302                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1303           }
1304           else
1305               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1306               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1307               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1308               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1309       }
1310
1311       if (value > bestValue)
1312       {
1313           bestValue = value;
1314
1315           if (value > alpha)
1316           {
1317               bestMove = move;
1318
1319               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1320                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1321
1322               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1323                   alpha = value;
1324               else
1325               {
1326                   assert(value >= beta); // Fail high
1327                   ss->statScore = 0;
1328                   break;
1329               }
1330           }
1331       }
1332
1333       if (move != bestMove)
1334       {
1335           if (captureOrPromotion && captureCount < 32)
1336               capturesSearched[captureCount++] = move;
1337
1338           else if (!captureOrPromotion && quietCount < 64)
1339               quietsSearched[quietCount++] = move;
1340       }
1341     }
1342
1343     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1344     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1345     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1346     /*
1347        if (Threads.stop)
1348         return VALUE_DRAW;
1349     */
1350
1351     // Step 20. Check for mate and stalemate
1352     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1353     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1354     // return a fail low score.
1355
1356     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1357
1358     if (!moveCount)
1359         bestValue = excludedMove ? alpha
1360                    :     ss->inCheck ? mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1361
1362     else if (bestMove)
1363         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1364                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1365
1366     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1367     else if (   (depth >= 3 || PvNode)
1368              && !priorCapture)
1369         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth));
1370
1371     if (PvNode)
1372         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1373
1374     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1375         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ttPv,
1376                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1377                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1378                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1379
1380     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1381
1382     return bestValue;
1383   }
1384
1385
1386   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1387   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1388   template <NodeType NT>
1389   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1390
1391     constexpr bool PvNode = NT == PV;
1392
1393     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1394     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1395     assert(depth <= 0);
1396
1397     Move pv[MAX_PLY+1];
1398     StateInfo st;
1399     TTEntry* tte;
1400     Key posKey;
1401     Move ttMove, move, bestMove;
1402     Depth ttDepth;
1403     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1404     bool ttHit, pvHit, givesCheck, captureOrPromotion;
1405     int moveCount;
1406
1407     if (PvNode)
1408     {
1409         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1410         (ss+1)->pv = pv;
1411         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1412     }
1413
1414     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1415     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
1416     bestMove = MOVE_NONE;
1417     ss->inCheck = pos.checkers();
1418     moveCount = 0;
1419
1420     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1421     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1422         || ss->ply >= MAX_PLY)
1423         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1424
1425     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1426
1427     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1428     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1429     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1430     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1431                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1432     // Transposition table lookup
1433     posKey = pos.key();
1434     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
1435     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1436     ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1437     pvHit = ttHit && tte->is_pv();
1438
1439     if (  !PvNode
1440         && ttHit
1441         && tte->depth() >= ttDepth
1442         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1443         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1444                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
1445         return ttValue;
1446
1447     // Evaluate the position statically
1448     if (ss->inCheck)
1449     {
1450         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1451         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1452     }
1453     else
1454     {
1455         if (ttHit)
1456         {
1457             // Never assume anything about values stored in TT
1458             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1459                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1460
1461             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1462             if (    ttValue != VALUE_NONE
1463                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1464                 bestValue = ttValue;
1465         }
1466         else
1467             ss->staticEval = bestValue =
1468             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1469                                              : -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
1470
1471         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1472         if (bestValue >= beta)
1473         {
1474             if (!ttHit)
1475                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1476                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1477
1478             return bestValue;
1479         }
1480
1481         if (PvNode && bestValue > alpha)
1482             alpha = bestValue;
1483
1484         futilityBase = bestValue + 141;
1485     }
1486
1487     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1488                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1489                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1490
1491     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1492     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1493     // queen and checking knight promotions, and other checks(only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1494     // will be generated.
1495     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1496                                       &thisThread->captureHistory,
1497                                       contHist,
1498                                       to_sq((ss-1)->currentMove));
1499
1500     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1501     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1502     {
1503       assert(is_ok(move));
1504
1505       givesCheck = pos.gives_check(move);
1506       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1507
1508       moveCount++;
1509
1510       // Futility pruning
1511       if (   !ss->inCheck
1512           && !givesCheck
1513           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1514           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1515       {
1516           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1517
1518           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1519
1520           if (futilityValue <= alpha)
1521           {
1522               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1523               continue;
1524           }
1525
1526           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1527           {
1528               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1529               continue;
1530           }
1531       }
1532
1533       // Do not search moves with negative SEE values
1534       if (  !ss->inCheck && !pos.see_ge(move))
1535           continue;
1536
1537       // Speculative prefetch as early as possible
1538       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1539
1540       // Check for legality just before making the move
1541       if (!pos.legal(move))
1542       {
1543           moveCount--;
1544           continue;
1545       }
1546
1547       ss->currentMove = move;
1548       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1549                                                                 [captureOrPromotion]
1550                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1551                                                                 [to_sq(move)];
1552
1553       // Make and search the move
1554       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1555       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1556       pos.undo_move(move);
1557
1558       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1559
1560       // Check for a new best move
1561       if (value > bestValue)
1562       {
1563           bestValue = value;
1564
1565           if (value > alpha)
1566           {
1567               bestMove = move;
1568
1569               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1570                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1571
1572               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1573                   alpha = value;
1574               else
1575                   break; // Fail high
1576           }
1577        }
1578     }
1579
1580     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1581     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1582     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1583         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1584
1585     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1586               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1587               PvNode && bestValue > oldAlpha  ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1588               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1589
1590     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1591
1592     return bestValue;
1593   }
1594
1595
1596   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1597   // "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1598   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1599
1600   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1601
1602     assert(v != VALUE_NONE);
1603
1604     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1605           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1606   }
1607
1608
1609   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1610   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1611   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root". However,
1612   // for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1613   // and the graph history interaction, we return an optimal TB score instead.
1614
1615   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1616
1617     if (v == VALUE_NONE)
1618         return VALUE_NONE;
1619
1620     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1621     {
1622         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1623             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1624
1625         return v - ply;
1626     }
1627
1628     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1629     {
1630         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1631             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1632
1633         return v + ply;
1634     }
1635
1636     return v;
1637   }
1638
1639
1640   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1641
1642   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1643
1644     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1645         *pv++ = *childPv++;
1646     *pv = MOVE_NONE;
1647   }
1648
1649
1650   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1651
1652   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1653                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1654
1655     int bonus1, bonus2;
1656     Color us = pos.side_to_move();
1657     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1658     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1659     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1660     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1661
1662     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1663     bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1               // larger bonus
1664                                             : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
1665
1666     if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1667     {
1668         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2, depth);
1669
1670         // Decrease all the non-best quiet moves
1671         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1672         {
1673             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1674             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1675         }
1676     }
1677     else
1678         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1679
1680     // Extra penalty for a quiet TT or main killer move in previous ply when it gets refuted
1681     if (   ((ss-1)->moveCount == 1 || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1682         && !pos.captured_piece())
1683             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1684
1685     // Decrease all the non-best capture moves
1686     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1687     {
1688         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1689         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1690         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1691     }
1692   }
1693
1694
1695   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1696   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1697
1698   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1699
1700     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1701     {
1702         if (ss->inCheck && i > 2)
1703             break;
1704         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1705             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1706     }
1707   }
1708
1709
1710   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1711
1712   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth) {
1713
1714     if (ss->killers[0] != move)
1715     {
1716         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1717         ss->killers[0] = move;
1718     }
1719
1720     Color us = pos.side_to_move();
1721     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1722     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1723     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1724
1725     if (type_of(pos.moved_piece(move)) != PAWN)
1726         thisThread->mainHistory[us][from_to(reverse_move(move))] << -bonus;
1727
1728     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1729     {
1730         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1731         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1732     }
1733
1734     if (depth > 11 && ss->ply < MAX_LPH)
1735         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply][from_to(move)] << stat_bonus(depth - 6);
1736   }
1737
1738   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1739   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1740
1741   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1742
1743     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1744     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1745
1746     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1747     Value topScore = rootMoves[0].score;
1748     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1749     int weakness = 120 - 2 * level;
1750     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1751
1752     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1753     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1754     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1755     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1756     {
1757         // This is our magic formula
1758         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1759                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1760
1761         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1762         {
1763             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1764             best = rootMoves[i].pv[0];
1765         }
1766     }
1767
1768     return best;
1769   }
1770
1771 } // namespace
1772
1773
1774 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1775 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1776
1777 void MainThread::check_time() {
1778
1779   if (--callsCnt > 0)
1780       return;
1781
1782   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1783   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1784
1785   static TimePoint lastInfoTime = now();
1786
1787   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1788   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1789
1790   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1791   {
1792       lastInfoTime = tick;
1793       dbg_print();
1794   }
1795
1796   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1797   if (ponder)
1798       return;
1799
1800   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1801       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1802       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1803       Threads.stop = true;
1804 }
1805
1806
1807 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1808 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1809
1810 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1811
1812   std::stringstream ss;
1813   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1814   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1815   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1816   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1817   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1818   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1819
1820   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1821   {
1822       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1823
1824       if (depth == 1 && !updated)
1825           continue;
1826
1827       Depth d = updated ? depth : depth - 1;
1828       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1829
1830       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1831       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1832
1833       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1834           ss << "\n";
1835
1836       ss << "info"
1837          << " depth "    << d
1838          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1839          << " multipv "  << i + 1
1840          << " score "    << UCI::value(v);
1841
1842       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1843           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1844
1845       if (!tb && i == pvIdx)
1846           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1847
1848       ss << " nodes "    << nodesSearched
1849          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1850
1851       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1852           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1853
1854       ss << " tbhits "   << tbHits
1855          << " time "     << elapsed
1856          << " pv";
1857
1858       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1859           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1860   }
1861
1862   return ss.str();
1863 }
1864
1865
1866 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1867 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1868 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1869 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1870
1871 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1872
1873     StateInfo st;
1874     bool ttHit;
1875
1876     assert(pv.size() == 1);
1877
1878     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1879         return false;
1880
1881     pos.do_move(pv[0], st);
1882     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1883
1884     if (ttHit)
1885     {
1886         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1887         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1888             pv.push_back(m);
1889     }
1890
1891     pos.undo_move(pv[0]);
1892     return pv.size() > 1;
1893 }
1894
1895 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1896
1897     RootInTB = false;
1898     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1899     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1900     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1901     bool dtz_available = true;
1902
1903     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1904     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1905     if (Cardinality > MaxCardinality)
1906     {
1907         Cardinality = MaxCardinality;
1908         ProbeDepth = 0;
1909     }
1910
1911     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1912     {
1913         // Rank moves using DTZ tables
1914         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1915
1916         if (!RootInTB)
1917         {
1918             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1919             dtz_available = false;
1920             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1921         }
1922     }
1923
1924     if (RootInTB)
1925     {
1926         // Sort moves according to TB rank
1927         std::sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
1928                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
1929
1930         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
1931         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
1932             Cardinality = 0;
1933     }
1934     else
1935     {
1936         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
1937         for (auto& m : rootMoves)
1938             m.tbRank = 0;
1939     }
1940 }