Reduce more if multiple moves exceed alpha
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2021 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
4
5   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
6   it under the terms of the GNU General Public License as published by
7   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
8   (at your option) any later version.
9
10   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
11   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13   GNU General Public License for more details.
14
15   You should have received a copy of the GNU General Public License
16   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
17 */
18
19 #include <algorithm>
20 #include <cassert>
21 #include <cmath>
22 #include <cstring>   // For std::memset
23 #include <iostream>
24 #include <sstream>
25
26 #include "evaluate.h"
27 #include "misc.h"
28 #include "movegen.h"
29 #include "movepick.h"
30 #include "position.h"
31 #include "search.h"
32 #include "thread.h"
33 #include "timeman.h"
34 #include "tt.h"
35 #include "uci.h"
36 #include "syzygy/tbprobe.h"
37
38 namespace Stockfish {
39
40 namespace Search {
41
42   LimitsType Limits;
43 }
44
45 namespace Tablebases {
46
47   int Cardinality;
48   bool RootInTB;
49   bool UseRule50;
50   Depth ProbeDepth;
51 }
52
53 namespace TB = Tablebases;
54
55 using std::string;
56 using Eval::evaluate;
57 using namespace Search;
58
59 namespace {
60
61   // Different node types, used as a template parameter
62   enum NodeType { NonPV, PV, Root };
63
64   // Futility margin
65   Value futility_margin(Depth d, bool improving) {
66     return Value(214 * (d - improving));
67   }
68
69   // Reductions lookup table, initialized at startup
70   int Reductions[MAX_MOVES]; // [depth or moveNumber]
71
72   Depth reduction(bool i, Depth d, int mn, bool rangeReduction) {
73     int r = Reductions[d] * Reductions[mn];
74     return (r + 534) / 1024 + (!i && r > 904) + rangeReduction;
75   }
76
77   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
78     return (3 + depth * depth) / (2 - improving);
79   }
80
81   // History and stats update bonus, based on depth
82   int stat_bonus(Depth d) {
83     return std::min((6 * d + 229) * d - 215 , 2000);
84   }
85
86   // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3-fold blindness
87   Value value_draw(Thread* thisThread) {
88     return VALUE_DRAW + Value(2 * (thisThread->nodes & 1) - 1);
89   }
90
91   // Check if the current thread is in a search explosion
92   ExplosionState search_explosion(Thread* thisThread) {
93
94     uint64_t nodesNow = thisThread->nodes;
95     bool explosive =    thisThread->doubleExtensionAverage[WHITE].is_greater(2, 100)
96                      || thisThread->doubleExtensionAverage[BLACK].is_greater(2, 100);
97
98     if (explosive)
99        thisThread->nodesLastExplosive = nodesNow;
100     else
101        thisThread->nodesLastNormal = nodesNow;
102
103     if (   explosive
104         && thisThread->state == EXPLOSION_NONE
105         && nodesNow - thisThread->nodesLastNormal > 6000000)
106         thisThread->state = MUST_CALM_DOWN;
107
108     if (   thisThread->state == MUST_CALM_DOWN
109         && nodesNow - thisThread->nodesLastExplosive > 6000000)
110         thisThread->state = EXPLOSION_NONE;
111
112     return thisThread->state;
113   }
114
115   // Skill structure is used to implement strength limit
116   struct Skill {
117     explicit Skill(int l) : level(l) {}
118     bool enabled() const { return level < 20; }
119     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + level; }
120     Move pick_best(size_t multiPV);
121
122     int level;
123     Move best = MOVE_NONE;
124   };
125
126   template <NodeType nodeType>
127   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
128
129   template <NodeType nodeType>
130   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
131
132   Value value_to_tt(Value v, int ply);
133   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c);
134   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
135   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
136   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth);
137   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
138                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth);
139
140   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
141   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
142   template<bool Root>
143   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
144
145     StateInfo st;
146     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
147
148     uint64_t cnt, nodes = 0;
149     const bool leaf = (depth == 2);
150
151     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
152     {
153         if (Root && depth <= 1)
154             cnt = 1, nodes++;
155         else
156         {
157             pos.do_move(m, st);
158             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - 1);
159             nodes += cnt;
160             pos.undo_move(m);
161         }
162         if (Root)
163             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
164     }
165     return nodes;
166   }
167
168 } // namespace
169
170
171 /// Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
172
173 void Search::init() {
174
175   for (int i = 1; i < MAX_MOVES; ++i)
176       Reductions[i] = int((21.9 + std::log(Threads.size()) / 2) * std::log(i));
177 }
178
179
180 /// Search::clear() resets search state to its initial value
181
182 void Search::clear() {
183
184   Threads.main()->wait_for_search_finished();
185
186   Time.availableNodes = 0;
187   TT.clear();
188   Threads.clear();
189   Tablebases::init(Options["SyzygyPath"]); // Free mapped files
190 }
191
192
193 /// MainThread::search() is started when the program receives the UCI 'go'
194 /// command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
195
196 void MainThread::search() {
197
198   if (Limits.perft)
199   {
200       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft);
201       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
202       return;
203   }
204
205   Color us = rootPos.side_to_move();
206   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
207   TT.new_search();
208
209   Eval::NNUE::verify();
210
211   if (rootMoves.empty())
212   {
213       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
214       sync_cout << "info depth 0 score "
215                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
216                 << sync_endl;
217   }
218   else
219   {
220       Threads.start_searching(); // start non-main threads
221       Thread::search();          // main thread start searching
222   }
223
224   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
225   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
226   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
227   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
228   // until the GUI sends one of those commands.
229
230   while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
231   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
232
233   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
234   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
235   Threads.stop = true;
236
237   // Wait until all threads have finished
238   Threads.wait_for_search_finished();
239
240   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
241   // the available ones before exiting.
242   if (Limits.npmsec)
243       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
244
245   Thread* bestThread = this;
246
247   if (   int(Options["MultiPV"]) == 1
248       && !Limits.depth
249       && !(Skill(Options["Skill Level"]).enabled() || int(Options["UCI_LimitStrength"]))
250       && rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
251       bestThread = Threads.get_best_thread();
252
253   bestPreviousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
254
255   // Send again PV info if we have a new best thread
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   // To allow access to (ss-7) up to (ss+2), the stack must be oversized.
275   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
276   // which accesses its argument at ss-6, also near the root.
277   // The latter is needed for statScore and killer initialization.
278   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
279   Move  pv[MAX_PLY+1];
280   Value bestValue, alpha, beta, delta;
281   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
282   Depth lastBestMoveDepth = 0;
283   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
284   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
285   Color us = rootPos.side_to_move();
286   int iterIdx = 0;
287
288   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
289   for (int i = 7; i > 0; i--)
290       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
291
292   for (int i = 0; i <= MAX_PLY + 2; ++i)
293       (ss+i)->ply = i;
294
295   ss->pv = pv;
296
297   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
298   beta = VALUE_INFINITE;
299
300   if (mainThread)
301   {
302       if (mainThread->bestPreviousScore == VALUE_INFINITE)
303           for (int i = 0; i < 4; ++i)
304               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
305       else
306           for (int i = 0; i < 4; ++i)
307               mainThread->iterValue[i] = mainThread->bestPreviousScore;
308   }
309
310   std::copy(&lowPlyHistory[2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, &lowPlyHistory[0][0]);
311   std::fill(&lowPlyHistory[MAX_LPH - 2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, 0);
312
313   size_t multiPV = size_t(Options["MultiPV"]);
314
315   // Pick integer skill levels, but non-deterministically round up or down
316   // such that the average integer skill corresponds to the input floating point one.
317   // UCI_Elo is converted to a suitable fractional skill level, using anchoring
318   // to CCRL Elo (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo
319   // for match (TC 60+0.6) results spanning a wide range of k values.
320   PRNG rng(now());
321   double floatLevel = Options["UCI_LimitStrength"] ?
322                       std::clamp(std::pow((Options["UCI_Elo"] - 1346.6) / 143.4, 1 / 0.806), 0.0, 20.0) :
323                         double(Options["Skill Level"]);
324   int intLevel = int(floatLevel) +
325                  ((floatLevel - int(floatLevel)) * 1024 > rng.rand<unsigned>() % 1024  ? 1 : 0);
326   Skill skill(intLevel);
327
328   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
329   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
330   if (skill.enabled())
331       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
332
333   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
334
335   ttHitAverage.set(50, 100);                  // initialize the running average at 50%
336   doubleExtensionAverage[WHITE].set(0, 100);  // initialize the running average at 0%
337   doubleExtensionAverage[BLACK].set(0, 100);  // initialize the running average at 0%
338
339   nodesLastExplosive = nodes;
340   nodesLastNormal    = nodes;
341   state = EXPLOSION_NONE;
342   trend = SCORE_ZERO;
343
344   int searchAgainCounter = 0;
345
346   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
347   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
348          && !Threads.stop
349          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth > Limits.depth))
350   {
351       // Age out PV variability metric
352       if (mainThread)
353           totBestMoveChanges /= 2;
354
355       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
356       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
357       for (RootMove& rm : rootMoves)
358           rm.previousScore = rm.score;
359
360       size_t pvFirst = 0;
361       pvLast = 0;
362
363       if (!Threads.increaseDepth)
364          searchAgainCounter++;
365
366       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
367       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
368       {
369           if (pvIdx == pvLast)
370           {
371               pvFirst = pvLast;
372               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
373                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
374                       break;
375           }
376
377           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
378           selDepth = 0;
379
380           // Reset aspiration window starting size
381           if (rootDepth >= 4)
382           {
383               Value prev = rootMoves[pvIdx].previousScore;
384               delta = Value(17);
385               alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
386               beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
387
388               // Adjust trend based on root move's previousScore (dynamic contempt)
389               int tr = 113 * prev / (abs(prev) + 147);
390
391               trend = (us == WHITE ?  make_score(tr, tr / 2)
392                                    : -make_score(tr, tr / 2));
393           }
394
395           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
396           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
397           // high/low anymore.
398           int failedHighCnt = 0;
399           while (true)
400           {
401               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - searchAgainCounter);
402               bestValue = Stockfish::search<Root>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
403
404               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
405               // is done with a stable algorithm because all the values but the
406               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
407               // and we want to keep the same order for all the moves except the
408               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
409               // search the already searched PV lines are preserved.
410               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
411
412               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
413               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
414               // the previous iteration.
415               if (Threads.stop)
416                   break;
417
418               // When failing high/low give some update (without cluttering
419               // the UI) before a re-search.
420               if (   mainThread
421                   && multiPV == 1
422                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
423                   && Time.elapsed() > 3000)
424                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
425
426               // In case of failing low/high increase aspiration window and
427               // re-search, otherwise exit the loop.
428               if (bestValue <= alpha)
429               {
430                   beta = (alpha + beta) / 2;
431                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
432
433                   failedHighCnt = 0;
434                   if (mainThread)
435                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
436               }
437               else if (bestValue >= beta)
438               {
439                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
440                   ++failedHighCnt;
441               }
442               else
443                   break;
444
445               delta += delta / 4 + 5;
446
447               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
448           }
449
450           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
451           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
452
453           if (    mainThread
454               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
455               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
456       }
457
458       if (!Threads.stop)
459           completedDepth = rootDepth;
460
461       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
462          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
463          lastBestMoveDepth = rootDepth;
464       }
465
466       // Have we found a "mate in x"?
467       if (   Limits.mate
468           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
469           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
470           Threads.stop = true;
471
472       if (!mainThread)
473           continue;
474
475       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
476       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
477           skill.pick_best(multiPV);
478
479       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
480       if (    Limits.use_time_management()
481           && !Threads.stop
482           && !mainThread->stopOnPonderhit)
483       {
484           double fallingEval = (318 + 6 * (mainThread->bestPreviousScore - bestValue)
485                                     + 6 * (mainThread->iterValue[iterIdx] - bestValue)) / 825.0;
486           fallingEval = std::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
487
488           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
489           timeReduction = lastBestMoveDepth + 9 < completedDepth ? 1.92 : 0.95;
490           double reduction = (1.47 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.32 * timeReduction);
491
492           // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
493           for (Thread* th : Threads)
494           {
495               totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
496               th->bestMoveChanges = 0;
497           }
498           double bestMoveInstability = 1.073 + std::max(1.0, 2.25 - 9.9 / rootDepth)
499                                               * totBestMoveChanges / Threads.size();
500           double totalTime = Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability;
501
502           // Cap used time in case of a single legal move for a better viewer experience in tournaments
503           // yielding correct scores and sufficiently fast moves.
504           if (rootMoves.size() == 1)
505               totalTime = std::min(500.0, totalTime);
506
507           // Stop the search if we have exceeded the totalTime
508           if (Time.elapsed() > totalTime)
509           {
510               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
511               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
512               if (mainThread->ponder)
513                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
514               else
515                   Threads.stop = true;
516           }
517           else if (   Threads.increaseDepth
518                    && !mainThread->ponder
519                    && Time.elapsed() > totalTime * 0.58)
520                    Threads.increaseDepth = false;
521           else
522                    Threads.increaseDepth = true;
523       }
524
525       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
526       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
527   }
528
529   if (!mainThread)
530       return;
531
532   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
533
534   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
535   if (skill.enabled())
536       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
537                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
538 }
539
540
541 namespace {
542
543   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
544
545   template <NodeType nodeType>
546   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
547
548     Thread* thisThread = pos.this_thread();
549
550     // Step 0. Limit search explosion
551     if (   ss->ply > 10
552         && search_explosion(thisThread) == MUST_CALM_DOWN
553         && depth > (ss-1)->depth)
554        depth = (ss-1)->depth;
555
556     constexpr bool PvNode = nodeType != NonPV;
557     constexpr bool rootNode = nodeType == Root;
558     const Depth maxNextDepth = rootNode ? depth : depth + 1;
559
560     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
561     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
562     if (   !rootNode
563         && pos.rule50_count() >= 3
564         && alpha < VALUE_DRAW
565         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
566     {
567         alpha = value_draw(pos.this_thread());
568         if (alpha >= beta)
569             return alpha;
570     }
571
572     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
573     if (depth <= 0)
574         return qsearch<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta);
575
576     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
577     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
578     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
579     assert(!(PvNode && cutNode));
580
581     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
582     StateInfo st;
583     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
584
585     TTEntry* tte;
586     Key posKey;
587     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
588     Depth extension, newDepth;
589     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue, probCutBeta;
590     bool givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
591     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning,
592          ttCapture, singularQuietLMR, noLMRExtension;
593     Piece movedPiece;
594     int moveCount, captureCount, quietCount, bestMoveCount;
595
596     // Step 1. Initialize node
597     ss->inCheck        = pos.checkers();
598     priorCapture       = pos.captured_piece();
599     Color us           = pos.side_to_move();
600     moveCount          = bestMoveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
601     bestValue          = -VALUE_INFINITE;
602     maxValue           = VALUE_INFINITE;
603
604     // Check for the available remaining time
605     if (thisThread == Threads.main())
606         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
607
608     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
609     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
610         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
611
612     if (!rootNode)
613     {
614         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
615         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
616             || pos.is_draw(ss->ply)
617             || ss->ply >= MAX_PLY)
618             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
619                                                         : value_draw(pos.this_thread());
620
621         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
622         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
623         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
624         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
625         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
626         // mate. In this case return a fail-high score.
627         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
628         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
629         if (alpha >= beta)
630             return alpha;
631     }
632
633     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
634
635     (ss+1)->ttPv         = false;
636     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
637     (ss+2)->killers[0]   = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
638     ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions;
639     ss->depth            = depth;
640     Square prevSq        = to_sq((ss-1)->currentMove);
641
642     // Update the running average statistics for double extensions
643     thisThread->doubleExtensionAverage[us].update(ss->depth > (ss-1)->depth);
644
645     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
646     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
647     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
648     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
649     // LMR which are based on the statScore of parent position.
650     if (!rootNode)
651         (ss+2)->statScore = 0;
652
653     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
654     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
655     // position key in case of an excluded move.
656     excludedMove = ss->excludedMove;
657     posKey = excludedMove == MOVE_NONE ? pos.key() : pos.key() ^ make_key(excludedMove);
658     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
659     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
660     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
661             : ss->ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
662     if (!excludedMove)
663         ss->ttPv = PvNode || (ss->ttHit && tte->is_pv());
664
665     // Update low ply history for previous move if we are near root and position is or has been in PV
666     if (   ss->ttPv
667         && depth > 12
668         && ss->ply - 1 < MAX_LPH
669         && !priorCapture
670         && is_ok((ss-1)->currentMove))
671         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply - 1][from_to((ss-1)->currentMove)] << stat_bonus(depth - 5);
672
673     // running average of ttHit
674     thisThread->ttHitAverage.update(ss->ttHit);
675
676     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
677     if (  !PvNode
678         && ss->ttHit
679         && tte->depth() >= depth
680         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
681         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
682                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
683     {
684         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
685         if (ttMove)
686         {
687             if (ttValue >= beta)
688             {
689                 // Bonus for a quiet ttMove that fails high
690                 if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
691                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth), depth);
692
693                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply
694                 if ((ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
695                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
696             }
697             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
698             else if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
699             {
700                 int penalty = -stat_bonus(depth);
701                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
702                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
703             }
704         }
705
706         // Partial workaround for the graph history interaction problem
707         // For high rule50 counts don't produce transposition table cutoffs.
708         if (pos.rule50_count() < 90)
709             return ttValue;
710     }
711
712     // Step 5. Tablebases probe
713     if (!rootNode && TB::Cardinality)
714     {
715         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
716
717         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
718             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
719             &&  pos.rule50_count() == 0
720             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
721         {
722             TB::ProbeState err;
723             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
724
725             // Force check of time on the next occasion
726             if (thisThread == Threads.main())
727                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
728
729             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
730             {
731                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
732
733                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
734
735                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
736                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
737                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
738                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
739
740                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
741                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
742
743                 if (    b == BOUND_EXACT
744                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
745                 {
746                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, b,
747                               std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
748                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
749
750                     return value;
751                 }
752
753                 if (PvNode)
754                 {
755                     if (b == BOUND_LOWER)
756                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
757                     else
758                         maxValue = value;
759                 }
760             }
761         }
762     }
763
764     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
765
766     // Step 6. Static evaluation of the position
767     if (ss->inCheck)
768     {
769         // Skip early pruning when in check
770         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
771         improving = false;
772         goto moves_loop;
773     }
774     else if (ss->ttHit)
775     {
776         // Never assume anything about values stored in TT
777         ss->staticEval = eval = tte->eval();
778         if (eval == VALUE_NONE)
779             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
780
781         // Randomize draw evaluation
782         if (eval == VALUE_DRAW)
783             eval = value_draw(thisThread);
784
785         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
786         if (    ttValue != VALUE_NONE
787             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
788             eval = ttValue;
789     }
790     else
791     {
792         // In case of null move search use previous static eval with a different sign
793         if ((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL)
794             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
795         else
796             ss->staticEval = eval = -(ss-1)->staticEval;
797
798         // Save static evaluation into transposition table
799         if(!excludedMove)
800         tte->save(posKey, VALUE_NONE, ss->ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
801     }
802
803     // Use static evaluation difference to improve quiet move ordering
804     if (is_ok((ss-1)->currentMove) && !(ss-1)->inCheck && !priorCapture)
805     {
806         int bonus = std::clamp(-depth * 4 * int((ss-1)->staticEval + ss->staticEval), -1000, 1000);
807         thisThread->mainHistory[~us][from_to((ss-1)->currentMove)] << bonus;
808     }
809
810     // Set up improving flag that is used in various pruning heuristics
811     // We define position as improving if static evaluation of position is better
812     // Than the previous static evaluation at our turn
813     // In case of us being in check at our previous move we look at move prior to it
814     improving =  (ss-2)->staticEval == VALUE_NONE
815                ? ss->staticEval > (ss-4)->staticEval || (ss-4)->staticEval == VALUE_NONE
816                : ss->staticEval > (ss-2)->staticEval;
817
818     // Step 7. Futility pruning: child node (~50 Elo).
819     // The depth condition is important for mate finding.
820     if (   !PvNode
821         &&  depth < 9
822         &&  eval - futility_margin(depth, improving) >= beta
823         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN) // Do not return unproven wins
824         return eval;
825
826     // Step 8. Null move search with verification search (~40 Elo)
827     if (   !PvNode
828         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
829         && (ss-1)->statScore < 23767
830         &&  eval >= beta
831         &&  eval >= ss->staticEval
832         &&  ss->staticEval >= beta - 20 * depth - 22 * improving + 168 * ss->ttPv + 177
833         && !excludedMove
834         &&  pos.non_pawn_material(us)
835         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
836     {
837         assert(eval - beta >= 0);
838
839         // Null move dynamic reduction based on depth and value
840         Depth R = std::min(int(eval - beta) / 205, 3) + depth / 3 + 4;
841
842         ss->currentMove = MOVE_NULL;
843         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
844
845         pos.do_null_move(st);
846
847         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
848
849         pos.undo_null_move();
850
851         if (nullValue >= beta)
852         {
853             // Do not return unproven mate or TB scores
854             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
855                 nullValue = beta;
856
857             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 14))
858                 return nullValue;
859
860             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
861
862             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
863             // for us, until ply exceeds nmpMinPly.
864             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
865             thisThread->nmpColor = us;
866
867             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
868
869             thisThread->nmpMinPly = 0;
870
871             if (v >= beta)
872                 return nullValue;
873         }
874     }
875
876     probCutBeta = beta + 209 - 44 * improving;
877
878     // Step 9. ProbCut (~4 Elo)
879     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
880     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
881     if (   !PvNode
882         &&  depth > 4
883         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
884         // if value from transposition table is lower than probCutBeta, don't attempt probCut
885         // there and in further interactions with transposition table cutoff depth is set to depth - 3
886         // because probCut search has depth set to depth - 4 but we also do a move before it
887         // so effective depth is equal to depth - 3
888         && !(   ss->ttHit
889              && tte->depth() >= depth - 3
890              && ttValue != VALUE_NONE
891              && ttValue < probCutBeta))
892     {
893         assert(probCutBeta < VALUE_INFINITE);
894
895         MovePicker mp(pos, ttMove, probCutBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
896         int probCutCount = 0;
897         bool ttPv = ss->ttPv;
898         ss->ttPv = false;
899
900         while (   (move = mp.next_move()) != MOVE_NONE
901                && probCutCount < 2 + 2 * cutNode)
902             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
903             {
904                 assert(pos.capture_or_promotion(move));
905                 assert(depth >= 5);
906
907                 captureOrPromotion = true;
908                 probCutCount++;
909
910                 ss->currentMove = move;
911                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
912                                                                           [captureOrPromotion]
913                                                                           [pos.moved_piece(move)]
914                                                                           [to_sq(move)];
915
916                 pos.do_move(move, st);
917
918                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
919                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1);
920
921                 // If the qsearch held, perform the regular search
922                 if (value >= probCutBeta)
923                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1, depth - 4, !cutNode);
924
925                 pos.undo_move(move);
926
927                 if (value >= probCutBeta)
928                 {
929                     // if transposition table doesn't have equal or more deep info write probCut data into it
930                     if ( !(ss->ttHit
931                        && tte->depth() >= depth - 3
932                        && ttValue != VALUE_NONE))
933                         tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ttPv,
934                             BOUND_LOWER,
935                             depth - 3, move, ss->staticEval);
936                     return value;
937                 }
938             }
939          ss->ttPv = ttPv;
940     }
941
942     // Step 10. If the position is not in TT, decrease depth by 2 or 1 depending on node type
943     if (   PvNode
944         && depth >= 6
945         && !ttMove)
946         depth -= 2;
947
948     if (   cutNode
949         && depth >= 9
950         && !ttMove)
951         depth--;
952
953 moves_loop: // When in check, search starts here
954
955     ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
956     int rangeReduction = 0;
957
958     // Step 11. A small Probcut idea, when we are in check
959     probCutBeta = beta + 409;
960     if (   ss->inCheck
961         && !PvNode
962         && depth >= 4
963         && ttCapture
964         && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
965         && tte->depth() >= depth - 3
966         && ttValue >= probCutBeta
967         && abs(ttValue) <= VALUE_KNOWN_WIN
968         && abs(beta) <= VALUE_KNOWN_WIN
969        )
970         return probCutBeta;
971
972
973     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
974                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
975                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
976
977     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
978
979     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
980                                       &thisThread->lowPlyHistory,
981                                       &captureHistory,
982                                       contHist,
983                                       countermove,
984                                       ss->killers,
985                                       ss->ply);
986
987     value = bestValue;
988     singularQuietLMR = moveCountPruning = noLMRExtension = false;
989
990     // Indicate PvNodes that will probably fail low if the node was searched
991     // at a depth equal or greater than the current depth, and the result of this search was a fail low.
992     bool likelyFailLow =    PvNode
993                          && ttMove
994                          && (tte->bound() & BOUND_UPPER)
995                          && tte->depth() >= depth;
996
997     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
998     // or a beta cutoff occurs.
999     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
1000     {
1001       assert(is_ok(move));
1002
1003       if (move == excludedMove)
1004           continue;
1005
1006       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
1007       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
1008       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
1009       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
1010       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
1011                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
1012           continue;
1013
1014       // Check for legality
1015       if (!rootNode && !pos.legal(move))
1016           continue;
1017
1018       ss->moveCount = ++moveCount;
1019
1020       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
1021           sync_cout << "info depth " << depth
1022                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
1023                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
1024       if (PvNode)
1025           (ss+1)->pv = nullptr;
1026
1027       extension = 0;
1028       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1029       movedPiece = pos.moved_piece(move);
1030       givesCheck = pos.gives_check(move);
1031
1032       // Calculate new depth for this move
1033       newDepth = depth - 1;
1034
1035       // Step 13. Pruning at shallow depth (~200 Elo). Depth conditions are important for mate finding.
1036       if (  !rootNode
1037           && pos.non_pawn_material(us)
1038           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
1039       {
1040           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold
1041           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
1042
1043           // Reduced depth of the next LMR search
1044           int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount, rangeReduction > 2), 0);
1045
1046           if (   captureOrPromotion
1047               || givesCheck)
1048           {
1049               // Capture history based pruning when the move doesn't give check
1050               if (   !givesCheck
1051                   && lmrDepth < 1
1052                   && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] < 0)
1053                   continue;
1054
1055               // SEE based pruning
1056               if (!pos.see_ge(move, Value(-218) * depth)) // (~25 Elo)
1057                   continue;
1058           }
1059           else
1060           {
1061               // Continuation history based pruning (~20 Elo)
1062               if (lmrDepth < 5
1063                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1064                   + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1065                   + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)] < -3000 * depth + 3000)
1066                   continue;
1067
1068               // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
1069               if (   !ss->inCheck
1070                   && lmrDepth < 8
1071                   && ss->staticEval + 172 + 145 * lmrDepth <= alpha)
1072                   continue;
1073
1074               // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
1075               if (!pos.see_ge(move, Value(-21 * lmrDepth * lmrDepth - 21 * lmrDepth)))
1076                   continue;
1077           }
1078       }
1079
1080       // Step 14. Extensions (~75 Elo)
1081
1082       // Singular extension search (~70 Elo). If all moves but one fail low on a
1083       // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1084       // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1085       // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1086       // result is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove.
1087       if (   !rootNode
1088           &&  depth >= 7
1089           &&  move == ttMove
1090           && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1091        /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1092           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1093           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1094           &&  tte->depth() >= depth - 3)
1095       {
1096           Value singularBeta = ttValue - 3 * depth;
1097           Depth singularDepth = (depth - 1) / 2;
1098
1099           ss->excludedMove = move;
1100           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1101           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1102
1103           if (value < singularBeta)
1104           {
1105               extension = 1;
1106               singularQuietLMR = !ttCapture;
1107
1108               // Avoid search explosion by limiting the number of double extensions
1109               if (   !PvNode
1110                   && value < singularBeta - 75
1111                   && ss->doubleExtensions <= 6)
1112               {
1113                   extension = 2;
1114                   noLMRExtension = true;
1115               }
1116           }
1117
1118           // Multi-cut pruning
1119           // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1120           // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1121           // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1122           // a soft bound.
1123           else if (singularBeta >= beta)
1124               return singularBeta;
1125
1126           // If the eval of ttMove is greater than beta we try also if there is another
1127           // move that pushes it over beta, if so the position also has probably multiple
1128           // moves giving fail highs. We will then reduce the ttMove (negative extension).
1129           else if (ttValue >= beta)
1130           {
1131               ss->excludedMove = move;
1132               value = search<NonPV>(pos, ss, beta - 1, beta, (depth + 3) / 2, cutNode);
1133               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1134
1135               if (value >= beta)
1136                   extension = -2;
1137           }
1138       }
1139
1140       // Capture extensions for PvNodes and cutNodes
1141       else if (   (PvNode || cutNode)
1142                && captureOrPromotion
1143                && moveCount != 1)
1144           extension = 1;
1145
1146       // Check extensions
1147       else if (   givesCheck
1148                && depth > 6
1149                && abs(ss->staticEval) > 100)
1150           extension = 1;
1151
1152       // Quiet ttMove extensions
1153       else if (   PvNode
1154                && move == ttMove
1155                && move == ss->killers[0]
1156                && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] >= 10000)
1157           extension = 1;
1158
1159       // Add extension to new depth
1160       newDepth += extension;
1161       ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions + (extension == 2);
1162
1163       // Speculative prefetch as early as possible
1164       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1165
1166       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1167       ss->currentMove = move;
1168       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1169                                                                 [captureOrPromotion]
1170                                                                 [movedPiece]
1171                                                                 [to_sq(move)];
1172
1173       // Step 15. Make the move
1174       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1175
1176       // Step 16. Late moves reduction / extension (LMR, ~200 Elo)
1177       // We use various heuristics for the sons of a node after the first son has
1178       // been searched. In general we would like to reduce them, but there are many
1179       // cases where we extend a son if it has good chances to be "interesting".
1180       if (    depth >= 3
1181           &&  moveCount > 1 + 2 * rootNode
1182           && (  !captureOrPromotion
1183               || (cutNode && (ss-1)->moveCount > 1)
1184               || !ss->ttPv)
1185           && (!PvNode || ss->ply > 1 || thisThread->id() % 4 != 3))
1186       {
1187           Depth r = reduction(improving, depth, moveCount, rangeReduction > 2);
1188
1189           // Decrease reduction if on the PV (~2 Elo)
1190           if (   PvNode
1191               && bestMoveCount <= 3)
1192               r--;
1193
1194           // Decrease reduction if the ttHit running average is large (~0 Elo)
1195           if (thisThread->ttHitAverage.is_greater(537, 1024))
1196               r--;
1197
1198           // Decrease reduction if position is or has been on the PV
1199           // and node is not likely to fail low. (~3 Elo)
1200           if (   ss->ttPv
1201               && !likelyFailLow)
1202               r -= 2;
1203
1204           // Increase reduction at root and non-PV nodes when the best move does not change frequently
1205           if (   (rootNode || !PvNode)
1206               && thisThread->bestMoveChanges <= 2)
1207               r++;
1208
1209           // Decrease reduction if opponent's move count is high (~1 Elo)
1210           if ((ss-1)->moveCount > 13)
1211               r--;
1212
1213           // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~1 Elo)
1214           if (singularQuietLMR)
1215               r--;
1216
1217           // Increase reduction for cut nodes (~3 Elo)
1218           if (cutNode && move != ss->killers[0])
1219               r += 2;
1220
1221           // Increase reduction if ttMove is a capture (~3 Elo)
1222           if (ttCapture)
1223               r++;
1224
1225           ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1226                          + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1227                          + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1228                          + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1229                          - 4923;
1230
1231           // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1232           r -= ss->statScore / 14721;
1233
1234           // In general we want to cap the LMR depth search at newDepth. But if reductions
1235           // are really negative and movecount is low, we allow this move to be searched
1236           // deeper than the first move (this may lead to hidden double extensions if
1237           // newDepth got its own extension before).
1238           int deeper =   r >= -1               ? 0
1239                        : noLMRExtension        ? 0
1240                        : moveCount <= 5        ? 1
1241                        : (depth > 6 && PvNode) ? 1
1242                        :                         0;
1243
1244           Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth + deeper);
1245
1246           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1247
1248           // Range reductions (~3 Elo)
1249           if (ss->staticEval - value < 30 && depth > 7)
1250               rangeReduction++;
1251
1252           // If the son is reduced and fails high it will be re-searched at full depth
1253           doFullDepthSearch = value > alpha && d < newDepth;
1254           didLMR = true;
1255       }
1256       else
1257       {
1258           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1259           didLMR = false;
1260       }
1261
1262       // Step 17. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1263       if (doFullDepthSearch)
1264       {
1265           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1266
1267           // If the move passed LMR update its stats
1268           if (didLMR && !captureOrPromotion)
1269           {
1270               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1271                                         : -stat_bonus(newDepth);
1272
1273               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1274           }
1275       }
1276
1277       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1278       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1279       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1280       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1281       {
1282           (ss+1)->pv = pv;
1283           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1284
1285           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha,
1286                               std::min(maxNextDepth, newDepth), false);
1287       }
1288
1289       // Step 18. Undo move
1290       pos.undo_move(move);
1291
1292       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1293
1294       // Step 19. Check for a new best move
1295       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1296       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1297       // updating best move, PV and TT.
1298       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1299           return VALUE_ZERO;
1300
1301       if (rootNode)
1302       {
1303           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1304                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1305
1306           // PV move or new best move?
1307           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1308           {
1309               rm.score = value;
1310               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1311               rm.pv.resize(1);
1312
1313               assert((ss+1)->pv);
1314
1315               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1316                   rm.pv.push_back(*m);
1317
1318               // We record how often the best move has been changed in each iteration.
1319               // This information is used for time management and LMR. In MultiPV mode,
1320               // we must take care to only do this for the first PV line.
1321               if (   moveCount > 1
1322                   && !thisThread->pvIdx)
1323                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1324           }
1325           else
1326               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1327               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1328               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1329               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1330       }
1331
1332       if (value > bestValue)
1333       {
1334           bestValue = value;
1335
1336           if (value > alpha)
1337           {
1338               bestMove = move;
1339
1340               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1341                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1342
1343               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1344               {
1345                   alpha = value;
1346                   bestMoveCount++;
1347               }
1348               else
1349               {
1350                   assert(value >= beta); // Fail high
1351                   break;
1352               }
1353           }
1354       }
1355
1356       // If the move is worse than some previously searched move, remember it to update its stats later
1357       if (move != bestMove)
1358       {
1359           if (captureOrPromotion && captureCount < 32)
1360               capturesSearched[captureCount++] = move;
1361
1362           else if (!captureOrPromotion && quietCount < 64)
1363               quietsSearched[quietCount++] = move;
1364       }
1365     }
1366
1367     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1368     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1369     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1370     /*
1371        if (Threads.stop)
1372         return VALUE_DRAW;
1373     */
1374
1375     // Step 20. Check for mate and stalemate
1376     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1377     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1378     // return a fail low score.
1379
1380     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1381
1382     if (!moveCount)
1383         bestValue = excludedMove ? alpha :
1384                     ss->inCheck  ? mated_in(ss->ply)
1385                                  : VALUE_DRAW;
1386
1387     // If there is a move which produces search value greater than alpha we update stats of searched moves
1388     else if (bestMove)
1389         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1390                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1391
1392     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1393     else if (   (depth >= 3 || PvNode)
1394              && !priorCapture)
1395         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth) * (1 + (PvNode || cutNode)));
1396
1397     if (PvNode)
1398         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1399
1400     // If no good move is found and the previous position was ttPv, then the previous
1401     // opponent move is probably good and the new position is added to the search tree.
1402     if (bestValue <= alpha)
1403         ss->ttPv = ss->ttPv || ((ss-1)->ttPv && depth > 3);
1404     // Otherwise, a counter move has been found and if the position is the last leaf
1405     // in the search tree, remove the position from the search tree.
1406     else if (depth > 3)
1407         ss->ttPv = ss->ttPv && (ss+1)->ttPv;
1408
1409     // Write gathered information in transposition table
1410     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1411         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ss->ttPv,
1412                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1413                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1414                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1415
1416     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1417
1418     return bestValue;
1419   }
1420
1421
1422   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1423   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1424   template <NodeType nodeType>
1425   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1426
1427     static_assert(nodeType != Root);
1428     constexpr bool PvNode = nodeType == PV;
1429
1430     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1431     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1432     assert(depth <= 0);
1433
1434     Move pv[MAX_PLY+1];
1435     StateInfo st;
1436     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
1437
1438     TTEntry* tte;
1439     Key posKey;
1440     Move ttMove, move, bestMove;
1441     Depth ttDepth;
1442     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1443     bool pvHit, givesCheck, captureOrPromotion;
1444     int moveCount;
1445
1446     if (PvNode)
1447     {
1448         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1449         (ss+1)->pv = pv;
1450         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1451     }
1452
1453     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1454     bestMove = MOVE_NONE;
1455     ss->inCheck = pos.checkers();
1456     moveCount = 0;
1457
1458     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1459     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1460         || ss->ply >= MAX_PLY)
1461         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1462
1463     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1464
1465     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1466     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1467     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1468     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1469                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1470     // Transposition table lookup
1471     posKey = pos.key();
1472     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
1473     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1474     ttMove = ss->ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1475     pvHit = ss->ttHit && tte->is_pv();
1476
1477     if (  !PvNode
1478         && ss->ttHit
1479         && tte->depth() >= ttDepth
1480         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1481         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1482                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
1483         return ttValue;
1484
1485     // Evaluate the position statically
1486     if (ss->inCheck)
1487     {
1488         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1489         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1490     }
1491     else
1492     {
1493         if (ss->ttHit)
1494         {
1495             // Never assume anything about values stored in TT
1496             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1497                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1498
1499             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1500             if (    ttValue != VALUE_NONE
1501                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1502                 bestValue = ttValue;
1503         }
1504         else
1505             // In case of null move search use previous static eval with a different sign
1506             ss->staticEval = bestValue =
1507             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1508                                              : -(ss-1)->staticEval;
1509
1510         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1511         if (bestValue >= beta)
1512         {
1513             // Save gathered info in transposition table
1514             if (!ss->ttHit)
1515                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1516                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1517
1518             return bestValue;
1519         }
1520
1521         if (PvNode && bestValue > alpha)
1522             alpha = bestValue;
1523
1524         futilityBase = bestValue + 155;
1525     }
1526
1527     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1528                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1529                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1530
1531     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1532     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1533     // queen promotions, and other checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1534     // will be generated.
1535     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1536                                       &thisThread->captureHistory,
1537                                       contHist,
1538                                       to_sq((ss-1)->currentMove));
1539
1540     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1541     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1542     {
1543       assert(is_ok(move));
1544
1545       // Check for legality
1546       if (!pos.legal(move))
1547           continue;
1548
1549       givesCheck = pos.gives_check(move);
1550       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1551
1552       moveCount++;
1553
1554       // Futility pruning and moveCount pruning
1555       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1556           && !givesCheck
1557           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1558           &&  type_of(move) != PROMOTION)
1559       {
1560
1561           if (moveCount > 2)
1562               continue;
1563
1564           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1565
1566           if (futilityValue <= alpha)
1567           {
1568               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1569               continue;
1570           }
1571
1572           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1573           {
1574               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1575               continue;
1576           }
1577       }
1578
1579       // Do not search moves with negative SEE values
1580       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1581           && !pos.see_ge(move))
1582           continue;
1583
1584       // Speculative prefetch as early as possible
1585       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1586
1587       ss->currentMove = move;
1588       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1589                                                                 [captureOrPromotion]
1590                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1591                                                                 [to_sq(move)];
1592
1593       // Continuation history based pruning
1594       if (  !captureOrPromotion
1595           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1596           && (*contHist[0])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1597           && (*contHist[1])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1598           continue;
1599
1600       // Make and search the move
1601       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1602       value = -qsearch<nodeType>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1603       pos.undo_move(move);
1604
1605       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1606
1607       // Check for a new best move
1608       if (value > bestValue)
1609       {
1610           bestValue = value;
1611
1612           if (value > alpha)
1613           {
1614               bestMove = move;
1615
1616               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1617                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1618
1619               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1620                   alpha = value;
1621               else
1622                   break; // Fail high
1623           }
1624        }
1625     }
1626
1627     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1628     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1629     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1630     {
1631         assert(!MoveList<LEGAL>(pos).size());
1632
1633         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1634     }
1635
1636     // Save gathered info in transposition table
1637     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1638               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1639               PvNode && bestValue > oldAlpha  ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1640               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1641
1642     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1643
1644     return bestValue;
1645   }
1646
1647
1648   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1649   // "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1650   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1651
1652   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1653
1654     assert(v != VALUE_NONE);
1655
1656     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1657           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1658   }
1659
1660
1661   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1662   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1663   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root". However,
1664   // for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1665   // and the graph history interaction, we return an optimal TB score instead.
1666
1667   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1668
1669     if (v == VALUE_NONE)
1670         return VALUE_NONE;
1671
1672     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1673     {
1674         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1675             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1676
1677         return v - ply;
1678     }
1679
1680     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1681     {
1682         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1683             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1684
1685         return v + ply;
1686     }
1687
1688     return v;
1689   }
1690
1691
1692   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1693
1694   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1695
1696     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1697         *pv++ = *childPv++;
1698     *pv = MOVE_NONE;
1699   }
1700
1701
1702   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1703
1704   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1705                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1706
1707     int bonus1, bonus2;
1708     Color us = pos.side_to_move();
1709     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1710     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1711     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1712     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1713
1714     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1715     bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1               // larger bonus
1716                                             : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
1717
1718     if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1719     {
1720         // Increase stats for the best move in case it was a quiet move
1721         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2, depth);
1722
1723         // Decrease stats for all non-best quiet moves
1724         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1725         {
1726             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1727             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1728         }
1729     }
1730     else
1731         // Increase stats for the best move in case it was a capture move
1732         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1733
1734     // Extra penalty for a quiet early move that was not a TT move or
1735     // main killer move in previous ply when it gets refuted.
1736     if (   ((ss-1)->moveCount == 1 + (ss-1)->ttHit || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1737         && !pos.captured_piece())
1738             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1739
1740     // Decrease stats for all non-best capture moves
1741     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1742     {
1743         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1744         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1745         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1746     }
1747   }
1748
1749
1750   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1751   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1752
1753   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1754
1755     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1756     {
1757         // Only update first 2 continuation histories if we are in check
1758         if (ss->inCheck && i > 2)
1759             break;
1760         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1761             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1762     }
1763   }
1764
1765
1766   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1767
1768   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth) {
1769
1770     // Update killers
1771     if (ss->killers[0] != move)
1772     {
1773         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1774         ss->killers[0] = move;
1775     }
1776
1777     Color us = pos.side_to_move();
1778     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1779     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1780     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1781
1782     // Penalty for reversed move in case of moved piece not being a pawn
1783     if (type_of(pos.moved_piece(move)) != PAWN)
1784         thisThread->mainHistory[us][from_to(reverse_move(move))] << -bonus;
1785
1786     // Update countermove history
1787     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1788     {
1789         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1790         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1791     }
1792
1793     // Update low ply history
1794     if (depth > 11 && ss->ply < MAX_LPH)
1795         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply][from_to(move)] << stat_bonus(depth - 7);
1796   }
1797
1798   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1799   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1800
1801   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1802
1803     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1804     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1805
1806     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1807     Value topScore = rootMoves[0].score;
1808     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1809     int weakness = 120 - 2 * level;
1810     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1811
1812     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1813     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1814     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1815     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1816     {
1817         // This is our magic formula
1818         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1819                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1820
1821         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1822         {
1823             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1824             best = rootMoves[i].pv[0];
1825         }
1826     }
1827
1828     return best;
1829   }
1830
1831 } // namespace
1832
1833
1834 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1835 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1836
1837 void MainThread::check_time() {
1838
1839   if (--callsCnt > 0)
1840       return;
1841
1842   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1843   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1844
1845   static TimePoint lastInfoTime = now();
1846
1847   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1848   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1849
1850   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1851   {
1852       lastInfoTime = tick;
1853       dbg_print();
1854   }
1855
1856   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1857   if (ponder)
1858       return;
1859
1860   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1861       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1862       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1863       Threads.stop = true;
1864 }
1865
1866
1867 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1868 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1869
1870 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1871
1872   std::stringstream ss;
1873   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1874   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1875   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1876   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1877   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1878   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1879
1880   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1881   {
1882       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1883
1884       if (depth == 1 && !updated && i > 0)
1885           continue;
1886
1887       Depth d = updated ? depth : std::max(1, depth - 1);
1888       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1889
1890       if (v == -VALUE_INFINITE)
1891           v = VALUE_ZERO;
1892
1893       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1894       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1895
1896       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1897           ss << "\n";
1898
1899       ss << "info"
1900          << " depth "    << d
1901          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1902          << " multipv "  << i + 1
1903          << " score "    << UCI::value(v);
1904
1905       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1906           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1907
1908       if (!tb && i == pvIdx)
1909           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1910
1911       ss << " nodes "    << nodesSearched
1912          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1913
1914       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1915           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1916
1917       ss << " tbhits "   << tbHits
1918          << " time "     << elapsed
1919          << " pv";
1920
1921       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1922           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1923   }
1924
1925   return ss.str();
1926 }
1927
1928
1929 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1930 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1931 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1932 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1933
1934 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1935
1936     StateInfo st;
1937     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
1938
1939     bool ttHit;
1940
1941     assert(pv.size() == 1);
1942
1943     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1944         return false;
1945
1946     pos.do_move(pv[0], st);
1947     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1948
1949     if (ttHit)
1950     {
1951         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1952         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1953             pv.push_back(m);
1954     }
1955
1956     pos.undo_move(pv[0]);
1957     return pv.size() > 1;
1958 }
1959
1960 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1961
1962     RootInTB = false;
1963     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1964     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1965     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1966     bool dtz_available = true;
1967
1968     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1969     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1970     if (Cardinality > MaxCardinality)
1971     {
1972         Cardinality = MaxCardinality;
1973         ProbeDepth = 0;
1974     }
1975
1976     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1977     {
1978         // Rank moves using DTZ tables
1979         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1980
1981         if (!RootInTB)
1982         {
1983             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1984             dtz_available = false;
1985             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1986         }
1987     }
1988
1989     if (RootInTB)
1990     {
1991         // Sort moves according to TB rank
1992         std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
1993                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
1994
1995         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
1996         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
1997             Cardinality = 0;
1998     }
1999     else
2000     {
2001         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
2002         for (auto& m : rootMoves)
2003             m.tbRank = 0;
2004     }
2005 }
2006
2007 } // namespace Stockfish