]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Update travis CI to g++7
[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) 2015-2018 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 "timeman.h"
35 #include "thread.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   Value Score;
52 }
53
54 namespace TB = Tablebases;
55
56 using std::string;
57 using Eval::evaluate;
58 using namespace Search;
59
60 namespace {
61
62   // Different node types, used as a template parameter
63   enum NodeType { NonPV, PV };
64
65   // Sizes and phases of the skip-blocks, used for distributing search depths across the threads
66   const int skipSize[]  = { 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4 };
67   const int skipPhase[] = { 0, 1, 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 };
68
69   // Razoring and futility margin based on depth
70   const int razor_margin = 600;
71   Value futility_margin(Depth d) { return Value(150 * d / ONE_PLY); }
72
73   // Futility and reductions lookup tables, initialized at startup
74   int FutilityMoveCounts[2][16]; // [improving][depth]
75   int Reductions[2][2][64][64];  // [pv][improving][depth][moveNumber]
76
77   template <bool PvNode> Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
78     return Reductions[PvNode][i][std::min(d / ONE_PLY, 63)][std::min(mn, 63)] * ONE_PLY;
79   }
80
81   // History and stats update bonus, based on depth
82   int stat_bonus(Depth depth) {
83     int d = depth / ONE_PLY;
84     return d > 17 ? 0 : d * d + 2 * d - 2;
85   }
86
87   // Skill structure is used to implement strength limit
88   struct Skill {
89     explicit Skill(int l) : level(l) {}
90     bool enabled() const { return level < 20; }
91     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth / ONE_PLY == 1 + level; }
92     Move pick_best(size_t multiPV);
93
94     int level;
95     Move best = MOVE_NONE;
96   };
97
98   template <NodeType NT>
99   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode, bool skipEarlyPruning);
100
101   template <NodeType NT, bool InCheck>
102   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = DEPTH_ZERO);
103
104   Value value_to_tt(Value v, int ply);
105   Value value_from_tt(Value v, int ply);
106   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
107   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
108   void update_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, Move* quiets, int quietsCnt, int bonus);
109   void update_capture_stats(const Position& pos, Move move, Move* captures, int captureCnt, int bonus);
110
111   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
112   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
113   template<bool Root>
114   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
115
116     StateInfo st;
117     uint64_t cnt, nodes = 0;
118     const bool leaf = (depth == 2 * ONE_PLY);
119
120     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
121     {
122         if (Root && depth <= ONE_PLY)
123             cnt = 1, nodes++;
124         else
125         {
126             pos.do_move(m, st);
127             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - ONE_PLY);
128             nodes += cnt;
129             pos.undo_move(m);
130         }
131         if (Root)
132             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
133     }
134     return nodes;
135   }
136
137 } // namespace
138
139
140 /// Search::init() is called during startup to initialize various lookup tables
141
142 void Search::init() {
143
144   for (int imp = 0; imp <= 1; ++imp)
145       for (int d = 1; d < 64; ++d)
146           for (int mc = 1; mc < 64; ++mc)
147           {
148               double r = log(d) * log(mc) / 1.95;
149
150               Reductions[NonPV][imp][d][mc] = int(std::round(r));
151               Reductions[PV][imp][d][mc] = std::max(Reductions[NonPV][imp][d][mc] - 1, 0);
152
153               // Increase reduction for non-PV nodes when eval is not improving
154               if (!imp && Reductions[NonPV][imp][d][mc] >= 2)
155                 Reductions[NonPV][imp][d][mc]++;
156           }
157
158   for (int d = 0; d < 16; ++d)
159   {
160       FutilityMoveCounts[0][d] = int(2.4 + 0.74 * pow(d, 1.78));
161       FutilityMoveCounts[1][d] = int(5.0 + 1.00 * pow(d, 2.00));
162   }
163 }
164
165
166 /// Search::clear() resets search state to its initial value
167
168 void Search::clear() {
169
170   Threads.main()->wait_for_search_finished();
171
172   Time.availableNodes = 0;
173   TT.clear();
174   Threads.clear();
175 }
176
177
178 /// MainThread::search() is called by the main thread when the program receives
179 /// the UCI 'go' command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
180
181 void MainThread::search() {
182
183   if (Limits.perft)
184   {
185       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft * ONE_PLY);
186       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
187       return;
188   }
189
190   Color us = rootPos.side_to_move();
191   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
192   TT.new_search();
193
194   if (rootMoves.empty())
195   {
196       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
197       sync_cout << "info depth 0 score "
198                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
199                 << sync_endl;
200   }
201   else
202   {
203       for (Thread* th : Threads)
204           if (th != this)
205               th->start_searching();
206
207       Thread::search(); // Let's start searching!
208   }
209
210   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
211   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
212   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
213   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
214   // until the GUI sends one of those commands (which also raises Threads.stop).
215   Threads.stopOnPonderhit = true;
216
217   while (!Threads.stop && (Threads.ponder || Limits.infinite))
218   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
219
220   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
221   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
222   Threads.stop = true;
223
224   // Wait until all threads have finished
225   for (Thread* th : Threads)
226       if (th != this)
227           th->wait_for_search_finished();
228
229   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
230   // the available ones before exiting.
231   if (Limits.npmsec)
232       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
233
234   // Check if there are threads with a better score than main thread
235   Thread* bestThread = this;
236   if (    Options["MultiPV"] == 1
237       && !Limits.depth
238       && !Skill(Options["Skill Level"]).enabled()
239       &&  rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
240   {
241       for (Thread* th : Threads)
242       {
243           Depth depthDiff = th->completedDepth - bestThread->completedDepth;
244           Value scoreDiff = th->rootMoves[0].score - bestThread->rootMoves[0].score;
245
246           // Select the thread with the best score, always if it is a mate
247           if (    scoreDiff > 0
248               && (depthDiff >= 0 || th->rootMoves[0].score >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY))
249               bestThread = th;
250       }
251   }
252
253   previousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
254
255   // Send new PV when needed
256   if (bestThread != this)
257       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE) << sync_endl;
258
259   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
260
261   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
262       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
263
264   std::cout << sync_endl;
265 }
266
267
268 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
269 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
270 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
271
272 void Thread::search() {
273
274   Stack stack[MAX_PLY+7], *ss = stack+4; // To reference from (ss-4) to (ss+2)
275   Value bestValue, alpha, beta, delta;
276   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
277   Depth lastBestMoveDepth = DEPTH_ZERO;
278   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
279   double timeReduction = 1.0;
280   Color us = rootPos.side_to_move();
281
282   std::memset(ss-4, 0, 7 * sizeof(Stack));
283   for (int i = 4; i > 0; i--)
284      (ss-i)->contHistory = &this->contHistory[NO_PIECE][0]; // Use as sentinel
285
286   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
287   beta = VALUE_INFINITE;
288
289   if (mainThread)
290   {
291       mainThread->failedLow = false;
292       mainThread->bestMoveChanges = 0;
293   }
294
295   size_t multiPV = Options["MultiPV"];
296   Skill skill(Options["Skill Level"]);
297
298   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
299   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
300   if (skill.enabled())
301       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
302
303   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
304
305   int contempt = Options["Contempt"] * PawnValueEg / 100;  // From centipawns
306   Eval::Contempt = (us == WHITE ?  make_score(contempt, contempt / 2)
307                                 : -make_score(contempt, contempt / 2));
308
309   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
310   while (   (rootDepth += ONE_PLY) < DEPTH_MAX
311          && !Threads.stop
312          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth / ONE_PLY > Limits.depth))
313   {
314       // Distribute search depths across the threads
315       if (idx)
316       {
317           int i = (idx - 1) % 20;
318           if (((rootDepth / ONE_PLY + rootPos.game_ply() + skipPhase[i]) / skipSize[i]) % 2)
319               continue;
320       }
321
322       // Age out PV variability metric
323       if (mainThread)
324           mainThread->bestMoveChanges *= 0.505, mainThread->failedLow = false;
325
326       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
327       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
328       for (RootMove& rm : rootMoves)
329           rm.previousScore = rm.score;
330
331       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
332       for (PVIdx = 0; PVIdx < multiPV && !Threads.stop; ++PVIdx)
333       {
334           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
335           selDepth = 0;
336
337           // Reset aspiration window starting size
338           if (rootDepth >= 5 * ONE_PLY)
339           {
340               delta = Value(18);
341               alpha = std::max(rootMoves[PVIdx].previousScore - delta,-VALUE_INFINITE);
342               beta  = std::min(rootMoves[PVIdx].previousScore + delta, VALUE_INFINITE);
343
344               // Adjust contempt based on current situation
345               contempt  = Options["Contempt"] * PawnValueEg / 100;  // From centipawns
346               contempt += bestValue >  500 ?  50:                   // Dynamic contempt
347                           bestValue < -500 ? -50:
348                           bestValue / 10;
349
350               Eval::Contempt = (us == WHITE ?  make_score(contempt, contempt / 2)
351                                             : -make_score(contempt, contempt / 2));
352           }
353
354           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
355           // high/low, re-search with a bigger window until we're not failing
356           // high/low anymore.
357           while (true)
358           {
359               bestValue = ::search<PV>(rootPos, ss, alpha, beta, rootDepth, false, false);
360
361               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
362               // is done with a stable algorithm because all the values but the
363               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
364               // and we want to keep the same order for all the moves except the
365               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
366               // search the already searched PV lines are preserved.
367               std::stable_sort(rootMoves.begin() + PVIdx, rootMoves.end());
368
369               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting and
370               // writing PV back to TT is safe because RootMoves is still
371               // valid, although it refers to the previous iteration.
372               if (Threads.stop)
373                   break;
374
375               // When failing high/low give some update (without cluttering
376               // the UI) before a re-search.
377               if (   mainThread
378                   && multiPV == 1
379                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
380                   && Time.elapsed() > 3000)
381                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
382
383               // In case of failing low/high increase aspiration window and
384               // re-search, otherwise exit the loop.
385               if (bestValue <= alpha)
386               {
387                   beta = (alpha + beta) / 2;
388                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
389
390                   if (mainThread)
391                   {
392                       mainThread->failedLow = true;
393                       Threads.stopOnPonderhit = false;
394                   }
395               }
396               else if (bestValue >= beta)
397                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
398               else
399                   break;
400
401               delta += delta / 4 + 5;
402
403               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
404           }
405
406           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
407           std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.begin() + PVIdx + 1);
408
409           if (    mainThread
410               && (Threads.stop || PVIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
411               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
412       }
413
414       if (!Threads.stop)
415           completedDepth = rootDepth;
416
417       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
418          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
419          lastBestMoveDepth = rootDepth;
420       }
421
422       // Have we found a "mate in x"?
423       if (   Limits.mate
424           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
425           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
426           Threads.stop = true;
427
428       if (!mainThread)
429           continue;
430
431       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
432       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
433           skill.pick_best(multiPV);
434
435       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
436       if (Limits.use_time_management())
437       {
438           if (!Threads.stop && !Threads.stopOnPonderhit)
439           {
440               // Stop the search if only one legal move is available, or if all
441               // of the available time has been used
442               const int F[] = { mainThread->failedLow,
443                                 bestValue - mainThread->previousScore };
444               int improvingFactor = std::max(229, std::min(715, 357 + 119 * F[0] - 6 * F[1]));
445
446               double unstablePvFactor = 1 + mainThread->bestMoveChanges;
447
448               // if the bestMove is stable over several iterations, reduce time for this move,
449               // the longer the move has been stable, the more.
450               // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move.
451               timeReduction = 1;
452               for (int i : {3, 4, 5})
453                   if (lastBestMoveDepth * i < completedDepth )
454                      timeReduction *= 1.3;
455               unstablePvFactor *=  std::pow(mainThread->previousTimeReduction, 0.51) / timeReduction;
456
457               if (   rootMoves.size() == 1
458                   || Time.elapsed() > Time.optimum() * unstablePvFactor * improvingFactor / 605)
459               {
460                   // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
461                   // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
462                   if (Threads.ponder)
463                       Threads.stopOnPonderhit = true;
464                   else
465                       Threads.stop = true;
466               }
467           }
468       }
469   }
470
471   if (!mainThread)
472       return;
473
474   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
475
476   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
477   if (skill.enabled())
478       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
479                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
480 }
481
482
483 namespace {
484
485   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
486
487   template <NodeType NT>
488   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode, bool skipEarlyPruning) {
489
490     const bool PvNode = NT == PV;
491     const bool rootNode = PvNode && ss->ply == 0;
492
493     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
494     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
495     assert(DEPTH_ZERO < depth && depth < DEPTH_MAX);
496     assert(!(PvNode && cutNode));
497     assert(depth / ONE_PLY * ONE_PLY == depth);
498
499     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
500     StateInfo st;
501     TTEntry* tte;
502     Key posKey;
503     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
504     Depth extension, newDepth;
505     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue;
506     bool ttHit, inCheck, givesCheck, singularExtensionNode, improving;
507     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning, skipQuiets, ttCapture, pvExact;
508     Piece movedPiece;
509     int moveCount, captureCount, quietCount;
510
511     // Step 1. Initialize node
512     Thread* thisThread = pos.this_thread();
513     inCheck = pos.checkers();
514     moveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
515     ss->statScore = 0;
516     bestValue = -VALUE_INFINITE;
517     maxValue = VALUE_INFINITE;
518
519     // Check for the available remaining time
520     if (thisThread == Threads.main())
521         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
522
523     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
524     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
525         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
526
527     if (!rootNode)
528     {
529         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
530         if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed) || pos.is_draw(ss->ply) || ss->ply >= MAX_PLY)
531             return ss->ply >= MAX_PLY && !inCheck ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
532
533         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
534         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
535         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
536         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
537         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
538         // mate. In this case return a fail-high score.
539         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
540         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
541         if (alpha >= beta)
542             return alpha;
543     }
544
545     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
546
547     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
548     ss->currentMove = (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
549     ss->contHistory = &thisThread->contHistory[NO_PIECE][0];
550     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
551     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
552
553     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
554     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
555     // position key in case of an excluded move.
556     excludedMove = ss->excludedMove;
557     posKey = pos.key() ^ Key(excludedMove << 16); // isn't a very good hash
558     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
559     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
560     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->PVIdx].pv[0]
561             : ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
562
563     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
564     if (  !PvNode
565         && ttHit
566         && tte->depth() >= depth
567         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
568         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
569                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
570     {
571         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
572         if (ttMove)
573         {
574             if (ttValue >= beta)
575             {
576                 if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
577                     update_stats(pos, ss, ttMove, nullptr, 0, stat_bonus(depth));
578
579                 // Extra penalty for a quiet TT move in previous ply when it gets refuted
580                 if ((ss-1)->moveCount == 1 && !pos.captured_piece())
581                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + ONE_PLY));
582             }
583             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
584             else if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
585             {
586                 int penalty = -stat_bonus(depth);
587                 thisThread->mainHistory.update(pos.side_to_move(), ttMove, penalty);
588                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
589             }
590         }
591         return ttValue;
592     }
593
594     // Step 4a. Tablebase probe
595     if (!rootNode && TB::Cardinality)
596     {
597         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
598
599         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
600             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
601             &&  pos.rule50_count() == 0
602             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
603         {
604             TB::ProbeState err;
605             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
606
607             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
608             {
609                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
610
611                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
612
613                 value =  wdl < -drawScore ? -VALUE_MATE + MAX_PLY + ss->ply + 1
614                        : wdl >  drawScore ?  VALUE_MATE - MAX_PLY - ss->ply - 1
615                                           :  VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
616
617                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
618                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
619
620                 if (    b == BOUND_EXACT
621                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
622                 {
623                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), b,
624                               std::min(DEPTH_MAX - ONE_PLY, depth + 6 * ONE_PLY),
625                               MOVE_NONE, VALUE_NONE, TT.generation());
626
627                     return value;
628                 }
629
630                 if (PvNode)
631                 {
632                     if (b == BOUND_LOWER)
633                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
634                     else
635                         maxValue = value;
636                 }
637             }
638         }
639     }
640
641     // Step 5. Evaluate the position statically
642     if (inCheck)
643     {
644         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
645         goto moves_loop;
646     }
647
648     else if (ttHit)
649     {
650         // Never assume anything on values stored in TT
651         if ((ss->staticEval = eval = tte->eval()) == VALUE_NONE)
652             eval = ss->staticEval = evaluate(pos);
653
654         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
655         if (   ttValue != VALUE_NONE
656             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
657             eval = ttValue;
658     }
659     else
660     {
661         eval = ss->staticEval =
662         (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
663                                          : -(ss-1)->staticEval + 2 * Eval::Tempo;
664
665         tte->save(posKey, VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE,
666                   ss->staticEval, TT.generation());
667     }
668
669     if (skipEarlyPruning || !pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
670         goto moves_loop;
671
672     // Step 6. Razoring (skipped when in check)
673     if (   !PvNode
674         &&  depth < 4 * ONE_PLY
675         &&  eval + razor_margin <= alpha)
676     {
677         if (depth <= ONE_PLY)
678             return qsearch<NonPV, false>(pos, ss, alpha, alpha+1);
679
680         Value ralpha = alpha - razor_margin;
681         Value v = qsearch<NonPV, false>(pos, ss, ralpha, ralpha+1);
682         if (v <= ralpha)
683             return v;
684     }
685
686     // Step 7. Futility pruning: child node (skipped when in check)
687     if (   !rootNode
688         &&  depth < 7 * ONE_PLY
689         &&  eval - futility_margin(depth) >= beta
690         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN)  // Do not return unproven wins
691         return eval;
692
693     // Step 8. Null move search with verification search (is omitted in PV nodes)
694     if (   !PvNode
695         &&  eval >= beta
696         &&  ss->staticEval >= beta - 36 * depth / ONE_PLY + 225
697         && (ss->ply >= thisThread->nmp_ply || ss->ply % 2 != thisThread->nmp_odd))
698     {
699
700         assert(eval - beta >= 0);
701
702         // Null move dynamic reduction based on depth and value
703         Depth R = ((823 + 67 * depth / ONE_PLY) / 256 + std::min((eval - beta) / PawnValueMg, 3)) * ONE_PLY;
704
705         ss->currentMove = MOVE_NULL;
706         ss->contHistory = &thisThread->contHistory[NO_PIECE][0];
707
708         pos.do_null_move(st);
709         Value nullValue = depth-R < ONE_PLY ? -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -beta, -beta+1)
710                                             : - search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode, true);
711         pos.undo_null_move();
712
713         if (nullValue >= beta)
714         {
715             // Do not return unproven mate scores
716             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
717                 nullValue = beta;
718
719             if (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && (depth < 12 * ONE_PLY || thisThread->nmp_ply))
720                 return nullValue;
721
722             // Do verification search at high depths
723             // disable null move pruning for side to move for the first part of the remaining search tree
724             thisThread->nmp_ply = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
725             thisThread->nmp_odd = ss->ply % 2;
726
727             Value v = depth-R < ONE_PLY ? qsearch<NonPV, false>(pos, ss, beta-1, beta)
728                                         :  search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false, true);
729
730             thisThread->nmp_odd = thisThread->nmp_ply = 0;
731
732             if (v >= beta)
733                 return nullValue;
734         }
735     }
736
737     // Step 9. ProbCut (skipped when in check)
738     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
739     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
740     if (   !PvNode
741         &&  depth >= 5 * ONE_PLY
742         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
743     {
744         Value rbeta = std::min(beta + 200, VALUE_INFINITE);
745
746         assert(is_ok((ss-1)->currentMove));
747
748         MovePicker mp(pos, ttMove, rbeta - ss->staticEval, &thisThread->captureHistory);
749
750         while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
751             if (pos.legal(move))
752             {
753                 ss->currentMove = move;
754                 ss->contHistory = &thisThread->contHistory[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)];
755
756                 assert(depth >= 5 * ONE_PLY);
757                 pos.do_move(move, st);
758                 value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, depth - 4 * ONE_PLY, !cutNode, false);
759                 pos.undo_move(move);
760                 if (value >= rbeta)
761                     return value;
762             }
763     }
764
765     // Step 10. Internal iterative deepening (skipped when in check)
766     if (    depth >= 6 * ONE_PLY
767         && !ttMove
768         && (PvNode || ss->staticEval + 256 >= beta))
769     {
770         Depth d = (3 * depth / (4 * ONE_PLY) - 2) * ONE_PLY;
771         search<NT>(pos, ss, alpha, beta, d, cutNode, true);
772
773         tte = TT.probe(posKey, ttHit);
774         ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
775     }
776
777 moves_loop: // When in check search starts from here
778
779     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->contHistory, (ss-2)->contHistory, nullptr, (ss-4)->contHistory };
780     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
781
782     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory, &thisThread->captureHistory, contHist, countermove, ss->killers);
783     value = bestValue; // Workaround a bogus 'uninitialized' warning under gcc
784     improving =   ss->staticEval >= (ss-2)->staticEval
785             /* || ss->staticEval == VALUE_NONE Already implicit in the previous condition */
786                ||(ss-2)->staticEval == VALUE_NONE;
787
788     singularExtensionNode =   !rootNode
789                            &&  depth >= 8 * ONE_PLY
790                            &&  ttMove != MOVE_NONE
791                            &&  ttValue != VALUE_NONE
792                            && !excludedMove // Recursive singular search is not allowed
793                            && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
794                            &&  tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY;
795     skipQuiets = false;
796     ttCapture = false;
797     pvExact = PvNode && ttHit && tte->bound() == BOUND_EXACT;
798
799     // Step 11. Loop through moves
800     // Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
801     while ((move = mp.next_move(skipQuiets)) != MOVE_NONE)
802     {
803       assert(is_ok(move));
804
805       if (move == excludedMove)
806           continue;
807
808       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
809       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
810       // mode we also skip PV moves which have been already searched.
811       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->PVIdx,
812                                   thisThread->rootMoves.end(), move))
813           continue;
814
815       ss->moveCount = ++moveCount;
816
817       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
818           sync_cout << "info depth " << depth / ONE_PLY
819                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
820                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->PVIdx << sync_endl;
821
822       if (PvNode)
823           (ss+1)->pv = nullptr;
824
825       extension = DEPTH_ZERO;
826       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
827       movedPiece = pos.moved_piece(move);
828
829       givesCheck =  type_of(move) == NORMAL && !pos.discovered_check_candidates()
830                   ? pos.check_squares(type_of(movedPiece)) & to_sq(move)
831                   : pos.gives_check(move);
832
833       moveCountPruning =   depth < 16 * ONE_PLY
834                         && moveCount >= FutilityMoveCounts[improving][depth / ONE_PLY];
835
836       // Step 12. Singular and Gives Check Extensions
837
838       // Singular extension search. If all moves but one fail low on a search of
839       // (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta), then that move
840       // is singular and should be extended. To verify this we do a reduced search
841       // on all the other moves but the ttMove and if the result is lower than
842       // ttValue minus a margin then we will extend the ttMove.
843       if (    singularExtensionNode
844           &&  move == ttMove
845           &&  pos.legal(move))
846       {
847           Value rBeta = std::max(ttValue - 2 * depth / ONE_PLY, -VALUE_MATE);
848           Depth d = (depth / (2 * ONE_PLY)) * ONE_PLY;
849           ss->excludedMove = move;
850           value = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, d, cutNode, true);
851           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
852
853           if (value < rBeta)
854               extension = ONE_PLY;
855       }
856       else if (    givesCheck
857                && !moveCountPruning
858                &&  pos.see_ge(move))
859           extension = ONE_PLY;
860
861       // Calculate new depth for this move
862       newDepth = depth - ONE_PLY + extension;
863
864       // Step 13. Pruning at shallow depth
865       if (  !rootNode
866           && pos.non_pawn_material(pos.side_to_move())
867           && bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY)
868       {
869           if (   !captureOrPromotion
870               && !givesCheck
871               && (!pos.advanced_pawn_push(move) || pos.non_pawn_material() >= Value(5000)))
872           {
873               // Move count based pruning
874               if (moveCountPruning)
875               {
876                   skipQuiets = true;
877                   continue;
878               }
879
880               // Reduced depth of the next LMR search
881               int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount), DEPTH_ZERO) / ONE_PLY;
882
883               // Countermoves based pruning
884               if (   lmrDepth < 3
885                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
886                   && (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
887                   continue;
888
889               // Futility pruning: parent node
890               if (   lmrDepth < 7
891                   && !inCheck
892                   && ss->staticEval + 256 + 200 * lmrDepth <= alpha)
893                   continue;
894
895               // Prune moves with negative SEE
896               if (   lmrDepth < 8
897                   && !pos.see_ge(move, Value(-35 * lmrDepth * lmrDepth)))
898                   continue;
899           }
900           else if (    depth < 7 * ONE_PLY
901                    && !extension
902                    && !pos.see_ge(move, -PawnValueEg * (depth / ONE_PLY)))
903                   continue;
904       }
905
906       // Speculative prefetch as early as possible
907       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
908
909       // Check for legality just before making the move
910       if (!rootNode && !pos.legal(move))
911       {
912           ss->moveCount = --moveCount;
913           continue;
914       }
915
916       if (move == ttMove && captureOrPromotion)
917           ttCapture = true;
918
919       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
920       ss->currentMove = move;
921       ss->contHistory = &thisThread->contHistory[movedPiece][to_sq(move)];
922
923       // Step 14. Make the move
924       pos.do_move(move, st, givesCheck);
925
926       // Step 15. Reduced depth search (LMR). If the move fails high it will be
927       // re-searched at full depth.
928       if (    depth >= 3 * ONE_PLY
929           &&  moveCount > 1
930           && (!captureOrPromotion || moveCountPruning))
931       {
932           Depth r = reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount);
933
934           if (captureOrPromotion)
935               r -= r ? ONE_PLY : DEPTH_ZERO;
936           else
937           {
938               // Decrease reduction if opponent's move count is high
939               if ((ss-1)->moveCount > 15)
940                   r -= ONE_PLY;
941
942               // Decrease reduction for exact PV nodes
943               if (pvExact)
944                   r -= ONE_PLY;
945
946               // Increase reduction if ttMove is a capture
947               if (ttCapture)
948                   r += ONE_PLY;
949
950               // Increase reduction for cut nodes
951               if (cutNode)
952                   r += 2 * ONE_PLY;
953
954               // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
955               // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
956               // hence break make_move().
957               else if (    type_of(move) == NORMAL
958                        && !pos.see_ge(make_move(to_sq(move), from_sq(move))))
959                   r -= 2 * ONE_PLY;
960
961               ss->statScore =  thisThread->mainHistory[~pos.side_to_move()][from_to(move)]
962                              + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
963                              + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
964                              + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
965                              - 4000;
966
967               // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score
968               if (ss->statScore >= 0 && (ss-1)->statScore < 0)
969                   r -= ONE_PLY;
970
971               else if ((ss-1)->statScore >= 0 && ss->statScore < 0)
972                   r += ONE_PLY;
973
974               // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history
975               r = std::max(DEPTH_ZERO, (r / ONE_PLY - ss->statScore / 20000) * ONE_PLY);
976           }
977
978           Depth d = std::max(newDepth - r, ONE_PLY);
979
980           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true, false);
981
982           doFullDepthSearch = (value > alpha && d != newDepth);
983       }
984       else
985           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
986
987       // Step 16. Full depth search when LMR is skipped or fails high
988       if (doFullDepthSearch)
989           value = newDepth <   ONE_PLY ?
990                             givesCheck ? -qsearch<NonPV,  true>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha)
991                                        : -qsearch<NonPV, false>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha)
992                                        : - search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode, false);
993
994       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
995       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
996       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
997       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
998       {
999           (ss+1)->pv = pv;
1000           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1001
1002           value = newDepth <   ONE_PLY ?
1003                             givesCheck ? -qsearch<PV,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha)
1004                                        : -qsearch<PV, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha)
1005                                        : - search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false, false);
1006       }
1007
1008       // Step 17. Undo move
1009       pos.undo_move(move);
1010
1011       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1012
1013       // Step 18. Check for a new best move
1014       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1015       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1016       // updating best move, PV and TT.
1017       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1018           return VALUE_ZERO;
1019
1020       if (rootNode)
1021       {
1022           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1023                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1024
1025           // PV move or new best move ?
1026           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1027           {
1028               rm.score = value;
1029               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1030               rm.pv.resize(1);
1031
1032               assert((ss+1)->pv);
1033
1034               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1035                   rm.pv.push_back(*m);
1036
1037               // We record how often the best move has been changed in each
1038               // iteration. This information is used for time management: When
1039               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1040               if (moveCount > 1 && thisThread == Threads.main())
1041                   ++static_cast<MainThread*>(thisThread)->bestMoveChanges;
1042           }
1043           else
1044               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1045               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1046               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1047               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1048       }
1049
1050       if (value > bestValue)
1051       {
1052           bestValue = value;
1053
1054           if (value > alpha)
1055           {
1056               bestMove = move;
1057
1058               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1059                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1060
1061               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1062                   alpha = value;
1063               else
1064               {
1065                   assert(value >= beta); // Fail high
1066                   break;
1067               }
1068           }
1069       }
1070
1071       if (!captureOrPromotion && move != bestMove && quietCount < 64)
1072           quietsSearched[quietCount++] = move;
1073       else if (captureOrPromotion && move != bestMove && captureCount < 32)
1074           capturesSearched[captureCount++] = move;
1075     }
1076
1077     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1078     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1079     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1080     /*
1081        if (Threads.stop)
1082         return VALUE_DRAW;
1083     */
1084
1085     // Step 20. Check for mate and stalemate
1086     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1087     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1088     // return a fail low score.
1089
1090     assert(moveCount || !inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1091
1092     if (!moveCount)
1093         bestValue = excludedMove ? alpha
1094                    :     inCheck ? mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1095     else if (bestMove)
1096     {
1097         // Quiet best move: update move sorting heuristics
1098         if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1099             update_stats(pos, ss, bestMove, quietsSearched, quietCount, stat_bonus(depth));
1100         else
1101             update_capture_stats(pos, bestMove, capturesSearched, captureCount, stat_bonus(depth));
1102
1103         // Extra penalty for a quiet TT move in previous ply when it gets refuted
1104         if ((ss-1)->moveCount == 1 && !pos.captured_piece())
1105             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + ONE_PLY));
1106     }
1107     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1108     else if (    depth >= 3 * ONE_PLY
1109              && !pos.captured_piece()
1110              && is_ok((ss-1)->currentMove))
1111         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth));
1112
1113     if (PvNode)
1114         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1115
1116     if (!excludedMove)
1117         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1118                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1119                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1120                   depth, bestMove, ss->staticEval, TT.generation());
1121
1122     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1123
1124     return bestValue;
1125   }
1126
1127
1128   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1129   // search function with depth zero, or recursively with depth less than ONE_PLY.
1130
1131   template <NodeType NT, bool InCheck>
1132   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1133
1134     const bool PvNode = NT == PV;
1135
1136     assert(InCheck == bool(pos.checkers()));
1137     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1138     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1139     assert(depth <= DEPTH_ZERO);
1140     assert(depth / ONE_PLY * ONE_PLY == depth);
1141
1142     Move pv[MAX_PLY+1];
1143     StateInfo st;
1144     TTEntry* tte;
1145     Key posKey;
1146     Move ttMove, move, bestMove;
1147     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1148     bool ttHit, givesCheck, evasionPrunable;
1149     Depth ttDepth;
1150     int moveCount;
1151
1152     if (PvNode)
1153     {
1154         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1155         (ss+1)->pv = pv;
1156         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1157     }
1158
1159     ss->currentMove = bestMove = MOVE_NONE;
1160     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
1161     moveCount = 0;
1162
1163     // Check for an instant draw or if the maximum ply has been reached
1164     if (pos.is_draw(ss->ply) || ss->ply >= MAX_PLY)
1165         return ss->ply >= MAX_PLY && !InCheck ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1166
1167     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1168
1169     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1170     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1171     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1172     ttDepth = InCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1173                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1174     // Transposition table lookup
1175     posKey = pos.key();
1176     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
1177     ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1178     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
1179
1180     if (  !PvNode
1181         && ttHit
1182         && tte->depth() >= ttDepth
1183         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1184         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() &  BOUND_LOWER)
1185                             : (tte->bound() &  BOUND_UPPER)))
1186         return ttValue;
1187
1188     // Evaluate the position statically
1189     if (InCheck)
1190     {
1191         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1192         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1193     }
1194     else
1195     {
1196         if (ttHit)
1197         {
1198             // Never assume anything on values stored in TT
1199             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1200                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1201
1202             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1203             if (   ttValue != VALUE_NONE
1204                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1205                 bestValue = ttValue;
1206         }
1207         else
1208             ss->staticEval = bestValue =
1209             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1210                                              : -(ss-1)->staticEval + 2 * Eval::Tempo;
1211
1212         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1213         if (bestValue >= beta)
1214         {
1215             if (!ttHit)
1216                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), BOUND_LOWER,
1217                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval, TT.generation());
1218
1219             return bestValue;
1220         }
1221
1222         if (PvNode && bestValue > alpha)
1223             alpha = bestValue;
1224
1225         futilityBase = bestValue + 128;
1226     }
1227
1228     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1229     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1230     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1231     // be generated.
1232     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &pos.this_thread()->mainHistory, &pos.this_thread()->captureHistory, to_sq((ss-1)->currentMove));
1233
1234     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1235     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1236     {
1237       assert(is_ok(move));
1238
1239       givesCheck =  type_of(move) == NORMAL && !pos.discovered_check_candidates()
1240                   ? pos.check_squares(type_of(pos.moved_piece(move))) & to_sq(move)
1241                   : pos.gives_check(move);
1242
1243       moveCount++;
1244
1245       // Futility pruning
1246       if (   !InCheck
1247           && !givesCheck
1248           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1249           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1250       {
1251           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1252
1253           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1254
1255           if (futilityValue <= alpha)
1256           {
1257               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1258               continue;
1259           }
1260
1261           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1262           {
1263               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1264               continue;
1265           }
1266       }
1267
1268       // Detect non-capture evasions that are candidates to be pruned
1269       evasionPrunable =    InCheck
1270                        &&  (depth != DEPTH_ZERO || moveCount > 2)
1271                        &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY
1272                        && !pos.capture(move);
1273
1274       // Don't search moves with negative SEE values
1275       if (  (!InCheck || evasionPrunable)
1276           &&  !pos.see_ge(move))
1277           continue;
1278
1279       // Speculative prefetch as early as possible
1280       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1281
1282       // Check for legality just before making the move
1283       if (!pos.legal(move))
1284       {
1285           moveCount--;
1286           continue;
1287       }
1288
1289       ss->currentMove = move;
1290
1291       // Make and search the move
1292       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1293       value = givesCheck ? -qsearch<NT,  true>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY)
1294                          : -qsearch<NT, false>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY);
1295       pos.undo_move(move);
1296
1297       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1298
1299       // Check for a new best move
1300       if (value > bestValue)
1301       {
1302           bestValue = value;
1303
1304           if (value > alpha)
1305           {
1306               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1307                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1308
1309               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1310               {
1311                   alpha = value;
1312                   bestMove = move;
1313               }
1314               else // Fail high
1315               {
1316                   tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), BOUND_LOWER,
1317                             ttDepth, move, ss->staticEval, TT.generation());
1318
1319                   return value;
1320               }
1321           }
1322        }
1323     }
1324
1325     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1326     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1327     if (InCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1328         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1329
1330     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1331               PvNode && bestValue > oldAlpha ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1332               ttDepth, bestMove, ss->staticEval, TT.generation());
1333
1334     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1335
1336     return bestValue;
1337   }
1338
1339
1340   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1341   // "plies to mate from the current position". Non-mate scores are unchanged.
1342   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1343
1344   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1345
1346     assert(v != VALUE_NONE);
1347
1348     return  v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1349           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1350   }
1351
1352
1353   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score
1354   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated
1355   // from current position) to "plies to mate/be mated from the root".
1356
1357   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1358
1359     return  v == VALUE_NONE             ? VALUE_NONE
1360           : v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v - ply
1361           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v + ply : v;
1362   }
1363
1364
1365   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1366
1367   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1368
1369     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1370         *pv++ = *childPv++;
1371     *pv = MOVE_NONE;
1372   }
1373
1374
1375   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1376   // by moves at ply -1, -2, and -4 with current move.
1377
1378   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1379
1380     for (int i : {1, 2, 4})
1381         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1382             (ss-i)->contHistory->update(pc, to, bonus);
1383   }
1384
1385
1386   // update_capture_stats() updates move sorting heuristics when a new capture best move is found
1387
1388   void update_capture_stats(const Position& pos, Move move,
1389                             Move* captures, int captureCnt, int bonus) {
1390
1391       CapturePieceToHistory& captureHistory =  pos.this_thread()->captureHistory;
1392       Piece moved_piece = pos.moved_piece(move);
1393       PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(move)));
1394       captureHistory.update(moved_piece, to_sq(move), captured, bonus);
1395
1396       // Decrease all the other played capture moves
1397       for (int i = 0; i < captureCnt; ++i)
1398       {
1399           moved_piece = pos.moved_piece(captures[i]);
1400           captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(captures[i])));
1401           captureHistory.update(moved_piece, to_sq(captures[i]), captured, -bonus);
1402       }
1403   }
1404
1405
1406   // update_stats() updates move sorting heuristics when a new quiet best move is found
1407
1408   void update_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move,
1409                     Move* quiets, int quietsCnt, int bonus) {
1410
1411     if (ss->killers[0] != move)
1412     {
1413         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1414         ss->killers[0] = move;
1415     }
1416
1417     Color c = pos.side_to_move();
1418     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1419     thisThread->mainHistory.update(c, move, bonus);
1420     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1421
1422     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1423     {
1424         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1425         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1426     }
1427
1428     // Decrease all the other played quiet moves
1429     for (int i = 0; i < quietsCnt; ++i)
1430     {
1431         thisThread->mainHistory.update(c, quiets[i], -bonus);
1432         update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quiets[i]), to_sq(quiets[i]), -bonus);
1433     }
1434   }
1435
1436   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1437   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1438
1439   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1440
1441     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1442     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1443
1444     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1445     Value topScore = rootMoves[0].score;
1446     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1447     int weakness = 120 - 2 * level;
1448     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1449
1450     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1451     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1452     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1453     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1454     {
1455         // This is our magic formula
1456         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1457                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1458
1459         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1460         {
1461             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1462             best = rootMoves[i].pv[0];
1463         }
1464     }
1465
1466     return best;
1467   }
1468
1469 } // namespace
1470
1471   // check_time() is used to print debug info and, more importantly, to detect
1472   // when we are out of available time and thus stop the search.
1473
1474   void MainThread::check_time() {
1475
1476     if (--callsCnt > 0)
1477         return;
1478
1479     // At low node count increase the checking rate to about 0.1% of nodes
1480     // otherwise use a default value.
1481     callsCnt = Limits.nodes ? std::min(4096, int(Limits.nodes / 1024)) : 4096;
1482
1483     static TimePoint lastInfoTime = now();
1484
1485     int elapsed = Time.elapsed();
1486     TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1487
1488     if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1489     {
1490         lastInfoTime = tick;
1491         dbg_print();
1492     }
1493
1494     // An engine may not stop pondering until told so by the GUI
1495     if (Threads.ponder)
1496         return;
1497
1498     if (   (Limits.use_time_management() && elapsed > Time.maximum() - 10)
1499         || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1500         || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1501             Threads.stop = true;
1502   }
1503
1504
1505 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1506 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1507
1508 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1509
1510   std::stringstream ss;
1511   int elapsed = Time.elapsed() + 1;
1512   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1513   size_t PVIdx = pos.this_thread()->PVIdx;
1514   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1515   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1516   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1517
1518   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1519   {
1520       bool updated = (i <= PVIdx && rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE);
1521
1522       if (depth == ONE_PLY && !updated)
1523           continue;
1524
1525       Depth d = updated ? depth : depth - ONE_PLY;
1526       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1527
1528       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE - MAX_PLY;
1529       v = tb ? TB::Score : v;
1530
1531       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1532           ss << "\n";
1533
1534       ss << "info"
1535          << " depth "    << d / ONE_PLY
1536          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1537          << " multipv "  << i + 1
1538          << " score "    << UCI::value(v);
1539
1540       if (!tb && i == PVIdx)
1541           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1542
1543       ss << " nodes "    << nodesSearched
1544          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1545
1546       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1547           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1548
1549       ss << " tbhits "   << tbHits
1550          << " time "     << elapsed
1551          << " pv";
1552
1553       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1554           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1555   }
1556
1557   return ss.str();
1558 }
1559
1560
1561 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1562 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1563 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1564 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1565
1566 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1567
1568     StateInfo st;
1569     bool ttHit;
1570
1571     assert(pv.size() == 1);
1572
1573     if (!pv[0])
1574         return false;
1575
1576     pos.do_move(pv[0], st);
1577     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1578
1579     if (ttHit)
1580     {
1581         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1582         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1583             pv.push_back(m);
1584     }
1585
1586     pos.undo_move(pv[0]);
1587     return pv.size() > 1;
1588 }
1589
1590 void Tablebases::filter_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1591
1592     RootInTB = false;
1593     UseRule50 = Options["Syzygy50MoveRule"];
1594     ProbeDepth = Options["SyzygyProbeDepth"] * ONE_PLY;
1595     Cardinality = Options["SyzygyProbeLimit"];
1596
1597     // Skip TB probing when no TB found: !TBLargest -> !TB::Cardinality
1598     if (Cardinality > MaxCardinality)
1599     {
1600         Cardinality = MaxCardinality;
1601         ProbeDepth = DEPTH_ZERO;
1602     }
1603
1604     if (Cardinality < popcount(pos.pieces()) || pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1605         return;
1606
1607     // Don't filter any moves if the user requested analysis on multiple
1608     if (Options["MultiPV"] != 1)
1609         return;
1610
1611     // If the current root position is in the tablebases, then RootMoves
1612     // contains only moves that preserve the draw or the win.
1613     RootInTB = root_probe(pos, rootMoves, TB::Score);
1614
1615     if (RootInTB)
1616         Cardinality = 0; // Do not probe tablebases during the search
1617
1618     else // If DTZ tables are missing, use WDL tables as a fallback
1619     {
1620         // Filter out moves that do not preserve the draw or the win.
1621         RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves, TB::Score);
1622
1623         // Only probe during search if winning
1624         if (RootInTB && TB::Score <= VALUE_DRAW)
1625             Cardinality = 0;
1626     }
1627
1628     if (RootInTB && !UseRule50)
1629         TB::Score =  TB::Score > VALUE_DRAW ?  VALUE_MATE - MAX_PLY - 1
1630                    : TB::Score < VALUE_DRAW ? -VALUE_MATE + MAX_PLY + 1
1631                                             :  VALUE_DRAW;
1632
1633     // Since root_probe() and root_probe_wdl() dirty the root move scores,
1634     // we reset them to -VALUE_INFINITE
1635     for (RootMove& rm : rootMoves)
1636         rm.score = -VALUE_INFINITE;
1637 }