]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
Verified SEE pruning for capturing and checking moves.
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2023 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 #include "nnue/evaluate_nnue.h"
38
39 namespace Stockfish {
40
41 namespace Search {
42
43   LimitsType Limits;
44 }
45
46 namespace Tablebases {
47
48   int Cardinality;
49   bool RootInTB;
50   bool UseRule50;
51   Depth ProbeDepth;
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, Root };
64
65   // Futility margin
66   Value futility_margin(Depth d, bool improving) {
67     return Value(154 * (d - improving));
68   }
69
70   // Reductions lookup table, initialized at startup
71   int Reductions[MAX_MOVES]; // [depth or moveNumber]
72
73   Depth reduction(bool i, Depth d, int mn, Value delta, Value rootDelta) {
74     int r = Reductions[d] * Reductions[mn];
75     return (r + 1449 - int(delta) * 1032 / int(rootDelta)) / 1024 + (!i && r > 941);
76   }
77
78   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
79     return improving ? (3 + depth * depth)
80                      : (3 + depth * depth) / 2;
81   }
82
83   // History and stats update bonus, based on depth
84   int stat_bonus(Depth d) {
85     return std::min(340 * d - 470, 1855);
86   }
87
88   // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3-fold blindness
89   Value value_draw(const Thread* thisThread) {
90     return VALUE_DRAW - 1 + Value(thisThread->nodes & 0x2);
91   }
92
93   // Skill structure is used to implement strength limit. If we have an uci_elo then
94   // we convert it to a suitable fractional skill level using anchoring to CCRL Elo
95   // (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo for match (TC 60+0.6)
96   // results spanning a wide range of k values.
97   struct Skill {
98     Skill(int skill_level, int uci_elo) {
99         if (uci_elo)
100         {
101             double e = double(uci_elo - 1320) / (3190 - 1320);
102             level = std::clamp((((37.2473 * e - 40.8525) * e + 22.2943) * e - 0.311438), 0.0, 19.0);
103         }
104         else
105             level = double(skill_level);
106     }
107     bool enabled() const { return level < 20.0; }
108     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + int(level); }
109     Move pick_best(size_t multiPV);
110
111     double level;
112     Move best = MOVE_NONE;
113   };
114
115   template <NodeType nodeType>
116   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
117
118   template <NodeType nodeType>
119   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
120
121   Value value_to_tt(Value v, int ply);
122   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c);
123   void update_pv(Move* pv, Move move, const Move* childPv);
124   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
125   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus);
126   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
127                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth);
128
129   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
130   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
131   template<bool Root>
132   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
133
134     StateInfo st;
135     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
136
137     uint64_t cnt, nodes = 0;
138     const bool leaf = (depth == 2);
139
140     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
141     {
142         if (Root && depth <= 1)
143             cnt = 1, nodes++;
144         else
145         {
146             pos.do_move(m, st);
147             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - 1);
148             nodes += cnt;
149             pos.undo_move(m);
150         }
151         if (Root)
152             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
153     }
154     return nodes;
155   }
156
157 } // namespace
158
159
160 /// Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
161
162 void Search::init() {
163
164   for (int i = 1; i < MAX_MOVES; ++i)
165       Reductions[i] = int((19.47 + std::log(Threads.size()) / 2) * std::log(i));
166 }
167
168
169 /// Search::clear() resets search state to its initial value
170
171 void Search::clear() {
172
173   Threads.main()->wait_for_search_finished();
174
175   Time.availableNodes = 0;
176   TT.clear();
177   Threads.clear();
178   Tablebases::init(Options["SyzygyPath"]); // Free mapped files
179 }
180
181
182 /// MainThread::search() is started when the program receives the UCI 'go'
183 /// command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
184
185 void MainThread::search() {
186
187   if (Limits.perft)
188   {
189       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft);
190       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
191       return;
192   }
193
194   Color us = rootPos.side_to_move();
195   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
196   TT.new_search();
197
198   Eval::NNUE::verify();
199
200   if (rootMoves.empty())
201   {
202       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
203       sync_cout << "info depth 0 score "
204                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
205                 << sync_endl;
206   }
207   else
208   {
209       Threads.start_searching(); // start non-main threads
210       Thread::search();          // main thread start searching
211   }
212
213   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
214   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
215   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
216   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
217   // until the GUI sends one of those commands.
218
219   while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
220   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
221
222   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
223   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
224   Threads.stop = true;
225
226   // Wait until all threads have finished
227   Threads.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   Thread* bestThread = this;
235   Skill skill = Skill(Options["Skill Level"], Options["UCI_LimitStrength"] ? int(Options["UCI_Elo"]) : 0);
236
237   if (   int(Options["MultiPV"]) == 1
238       && !Limits.depth
239       && !skill.enabled()
240       && rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
241       bestThread = Threads.get_best_thread();
242
243   bestPreviousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
244   bestPreviousAverageScore = bestThread->rootMoves[0].averageScore;
245
246   // Send again PV info if we have a new best thread
247   if (bestThread != this)
248       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth) << sync_endl;
249
250   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
251
252   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
253       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
254
255   std::cout << sync_endl;
256 }
257
258
259 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
260 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
261 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
262
263 void Thread::search() {
264
265   // To allow access to (ss-7) up to (ss+2), the stack must be oversized.
266   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
267   // which accesses its argument at ss-6, also near the root.
268   // The latter is needed for statScore and killer initialization.
269   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
270   Move  pv[MAX_PLY+1];
271   Value alpha, beta, delta;
272   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
273   Depth lastBestMoveDepth = 0;
274   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
275   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
276   Color us = rootPos.side_to_move();
277   int iterIdx = 0;
278
279   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
280   for (int i = 7; i > 0; --i)
281   {
282       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
283       (ss-i)->staticEval = VALUE_NONE;
284   }
285
286   for (int i = 0; i <= MAX_PLY + 2; ++i)
287       (ss+i)->ply = i;
288
289   ss->pv = pv;
290
291   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
292   beta = VALUE_INFINITE;
293
294   if (mainThread)
295   {
296       if (mainThread->bestPreviousScore == VALUE_INFINITE)
297           for (int i = 0; i < 4; ++i)
298               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
299       else
300           for (int i = 0; i < 4; ++i)
301               mainThread->iterValue[i] = mainThread->bestPreviousScore;
302   }
303
304   size_t multiPV = size_t(Options["MultiPV"]);
305   Skill skill(Options["Skill Level"], Options["UCI_LimitStrength"] ? int(Options["UCI_Elo"]) : 0);
306
307   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
308   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
309   if (skill.enabled())
310       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
311
312   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
313
314   complexityAverage.set(153, 1);
315
316   optimism[us] = optimism[~us] = VALUE_ZERO;
317
318   int searchAgainCounter = 0;
319
320   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
321   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
322          && !Threads.stop
323          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth > Limits.depth))
324   {
325       // Age out PV variability metric
326       if (mainThread)
327           totBestMoveChanges /= 2;
328
329       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
330       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
331       for (RootMove& rm : rootMoves)
332           rm.previousScore = rm.score;
333
334       size_t pvFirst = 0;
335       pvLast = 0;
336
337       if (!Threads.increaseDepth)
338           searchAgainCounter++;
339
340       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
341       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
342       {
343           if (pvIdx == pvLast)
344           {
345               pvFirst = pvLast;
346               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
347                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
348                       break;
349           }
350
351           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
352           selDepth = 0;
353
354           // Reset aspiration window starting size
355           if (rootDepth >= 4)
356           {
357               Value prev = rootMoves[pvIdx].averageScore;
358               delta = Value(10) + int(prev) * prev / 16502;
359               alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
360               beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
361
362               // Adjust optimism based on root move's previousScore
363               int opt = 120 * prev / (std::abs(prev) + 161);
364               optimism[ us] = Value(opt);
365               optimism[~us] = -optimism[us];
366           }
367
368           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
369           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
370           // high/low anymore.
371           int failedHighCnt = 0;
372           while (true)
373           {
374               // Adjust the effective depth searched, but ensuring at least one effective increment for every
375               // four searchAgain steps (see issue #2717).
376               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - 3 * (searchAgainCounter + 1) / 4);
377               bestValue = Stockfish::search<Root>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
378
379               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
380               // is done with a stable algorithm because all the values but the
381               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
382               // and we want to keep the same order for all the moves except the
383               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
384               // search the already searched PV lines are preserved.
385               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
386
387               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
388               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
389               // the previous iteration.
390               if (Threads.stop)
391                   break;
392
393               // When failing high/low give some update (without cluttering
394               // the UI) before a re-search.
395               if (   mainThread
396                   && multiPV == 1
397                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
398                   && Time.elapsed() > 3000)
399                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth) << sync_endl;
400
401               // In case of failing low/high increase aspiration window and
402               // re-search, otherwise exit the loop.
403               if (bestValue <= alpha)
404               {
405                   beta = (alpha + beta) / 2;
406                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
407
408                   failedHighCnt = 0;
409                   if (mainThread)
410                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
411               }
412               else if (bestValue >= beta)
413               {
414                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
415                   ++failedHighCnt;
416               }
417               else
418                   break;
419
420               delta += delta / 4 + 2;
421
422               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
423           }
424
425           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
426           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
427
428           if (    mainThread
429               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
430               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth) << sync_endl;
431       }
432
433       if (!Threads.stop)
434           completedDepth = rootDepth;
435
436       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove)
437       {
438           lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
439           lastBestMoveDepth = rootDepth;
440       }
441
442       // Have we found a "mate in x"?
443       if (   Limits.mate
444           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
445           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
446           Threads.stop = true;
447
448       if (!mainThread)
449           continue;
450
451       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
452       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
453           skill.pick_best(multiPV);
454
455       // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
456       for (Thread* th : Threads)
457       {
458           totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
459           th->bestMoveChanges = 0;
460       }
461
462       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
463       if (    Limits.use_time_management()
464           && !Threads.stop
465           && !mainThread->stopOnPonderhit)
466       {
467           double fallingEval = (69 + 13 * (mainThread->bestPreviousAverageScore - bestValue)
468                                     +  6 * (mainThread->iterValue[iterIdx] - bestValue)) / 619.6;
469           fallingEval = std::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
470
471           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
472           timeReduction = lastBestMoveDepth + 8 < completedDepth ? 1.57 : 0.65;
473           double reduction = (1.4 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.08 * timeReduction);
474           double bestMoveInstability = 1 + 1.8 * totBestMoveChanges / Threads.size();
475           int complexity = mainThread->complexityAverage.value();
476           double complexPosition = std::min(1.03 + (complexity - 241) / 1552.0, 1.45);
477
478           double totalTime = Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability * complexPosition;
479
480           // Cap used time in case of a single legal move for a better viewer experience in tournaments
481           // yielding correct scores and sufficiently fast moves.
482           if (rootMoves.size() == 1)
483               totalTime = std::min(500.0, totalTime);
484
485           // Stop the search if we have exceeded the totalTime
486           if (Time.elapsed() > totalTime)
487           {
488               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
489               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
490               if (mainThread->ponder)
491                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
492               else
493                   Threads.stop = true;
494           }
495           else if (   !mainThread->ponder
496                    && Time.elapsed() > totalTime * 0.50)
497               Threads.increaseDepth = false;
498           else
499               Threads.increaseDepth = true;
500       }
501
502       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
503       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
504   }
505
506   if (!mainThread)
507       return;
508
509   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
510
511   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
512   if (skill.enabled())
513       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
514                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
515 }
516
517
518 namespace {
519
520   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
521
522   template <NodeType nodeType>
523   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
524
525     constexpr bool PvNode = nodeType != NonPV;
526     constexpr bool rootNode = nodeType == Root;
527
528     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
529     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
530     if (   !rootNode
531         && pos.rule50_count() >= 3
532         && alpha < VALUE_DRAW
533         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
534     {
535         alpha = value_draw(pos.this_thread());
536         if (alpha >= beta)
537             return alpha;
538     }
539
540     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
541     if (depth <= 0)
542         return qsearch<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta);
543
544     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
545     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
546     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
547     assert(!(PvNode && cutNode));
548
549     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
550     StateInfo st;
551     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
552
553     TTEntry* tte;
554     Key posKey;
555     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
556     Depth extension, newDepth;
557     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue, probCutBeta;
558     bool givesCheck, improving, priorCapture, singularQuietLMR;
559     bool capture, moveCountPruning, ttCapture;
560     Piece movedPiece;
561     int moveCount, captureCount, quietCount, improvement, complexity;
562
563     // Step 1. Initialize node
564     Thread* thisThread = pos.this_thread();
565     ss->inCheck        = pos.checkers();
566     priorCapture       = pos.captured_piece();
567     Color us           = pos.side_to_move();
568     moveCount          = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
569     bestValue          = -VALUE_INFINITE;
570     maxValue           = VALUE_INFINITE;
571
572     // Check for the available remaining time
573     if (thisThread == Threads.main())
574         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
575
576     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
577     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
578         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
579
580     if (!rootNode)
581     {
582         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
583         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
584             || pos.is_draw(ss->ply)
585             || ss->ply >= MAX_PLY)
586             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
587                                                         : value_draw(pos.this_thread());
588
589         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
590         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
591         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
592         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
593         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
594         // mate. In this case return a fail-high score.
595         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
596         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
597         if (alpha >= beta)
598             return alpha;
599     }
600     else
601         thisThread->rootDelta = beta - alpha;
602
603     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
604
605     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
606     (ss+2)->killers[0]   = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
607     (ss+2)->cutoffCnt    = 0;
608     ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions;
609     Square prevSq        = is_ok((ss-1)->currentMove) ? to_sq((ss-1)->currentMove) : SQ_NONE;
610
611     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
612     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
613     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
614     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
615     // LMR which are based on the statScore of parent position.
616     if (!rootNode)
617         (ss+2)->statScore = 0;
618
619     // Step 4. Transposition table lookup.
620     excludedMove = ss->excludedMove;
621     posKey = pos.key();
622     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
623     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
624     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
625             : ss->ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
626     ttCapture = ttMove && pos.capture_stage(ttMove);
627
628     // At this point, if excluded, skip straight to step 6, static eval. However,
629     // to save indentation, we list the condition in all code between here and there.
630     if (!excludedMove)
631         ss->ttPv = PvNode || (ss->ttHit && tte->is_pv());
632
633     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
634     if (  !PvNode
635         && ss->ttHit
636         && !excludedMove
637         && tte->depth() > depth - (tte->bound() == BOUND_EXACT)
638         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
639         && (tte->bound() & (ttValue >= beta ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
640     {
641         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit (~2 Elo)
642         if (ttMove)
643         {
644             if (ttValue >= beta)
645             {
646                 // Bonus for a quiet ttMove that fails high (~2 Elo)
647                 if (!ttCapture)
648                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth));
649
650                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply (~0 Elo on STC, ~2 Elo on LTC)
651                 if (prevSq != SQ_NONE && (ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
652                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
653             }
654             // Penalty for a quiet ttMove that fails low (~1 Elo)
655             else if (!ttCapture)
656             {
657                 int penalty = -stat_bonus(depth);
658                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
659                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
660             }
661         }
662
663         // Partial workaround for the graph history interaction problem
664         // For high rule50 counts don't produce transposition table cutoffs.
665         if (pos.rule50_count() < 90)
666             return ttValue;
667     }
668
669     // Step 5. Tablebases probe
670     if (!rootNode && !excludedMove && TB::Cardinality)
671     {
672         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
673
674         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
675             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
676             &&  pos.rule50_count() == 0
677             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
678         {
679             TB::ProbeState err;
680             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
681
682             // Force check of time on the next occasion
683             if (thisThread == Threads.main())
684                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
685
686             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
687             {
688                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
689
690                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
691
692                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
693                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
694                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
695                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
696
697                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
698                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
699
700                 if (    b == BOUND_EXACT
701                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
702                 {
703                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, b,
704                               std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
705                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
706
707                     return value;
708                 }
709
710                 if (PvNode)
711                 {
712                     if (b == BOUND_LOWER)
713                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
714                     else
715                         maxValue = value;
716                 }
717             }
718         }
719     }
720
721     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
722
723     // Step 6. Static evaluation of the position
724     if (ss->inCheck)
725     {
726         // Skip early pruning when in check
727         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
728         improving = false;
729         improvement = 0;
730         complexity = 0;
731         goto moves_loop;
732     }
733     else if (excludedMove)
734     {
735         // Providing the hint that this node's accumulator will be used often brings significant Elo gain (13 elo)
736         Eval::NNUE::hint_common_parent_position(pos);
737         eval = ss->staticEval;
738         complexity = abs(ss->staticEval - pos.psq_eg_stm());
739     }
740     else if (ss->ttHit)
741     {
742         // Never assume anything about values stored in TT
743         ss->staticEval = eval = tte->eval();
744         if (eval == VALUE_NONE)
745             ss->staticEval = eval = evaluate(pos, &complexity);
746         else // Fall back to (semi)classical complexity for TT hits, the NNUE complexity is lost
747         {
748             complexity = abs(ss->staticEval - pos.psq_eg_stm());
749             if (PvNode)
750                Eval::NNUE::hint_common_parent_position(pos);
751         }
752
753         // ttValue can be used as a better position evaluation (~7 Elo)
754         if (    ttValue != VALUE_NONE
755             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
756             eval = ttValue;
757     }
758     else
759     {
760         ss->staticEval = eval = evaluate(pos, &complexity);
761         // Save static evaluation into transposition table
762         tte->save(posKey, VALUE_NONE, ss->ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
763     }
764
765     thisThread->complexityAverage.update(complexity);
766
767     // Use static evaluation difference to improve quiet move ordering (~4 Elo)
768     if (is_ok((ss-1)->currentMove) && !(ss-1)->inCheck && !priorCapture)
769     {
770         int bonus = std::clamp(-19 * int((ss-1)->staticEval + ss->staticEval), -1920, 1920);
771         thisThread->mainHistory[~us][from_to((ss-1)->currentMove)] << bonus;
772     }
773
774     // Set up the improvement variable, which is the difference between the current
775     // static evaluation and the previous static evaluation at our turn (if we were
776     // in check at our previous move we look at the move prior to it). The improvement
777     // margin and the improving flag are used in various pruning heuristics.
778     improvement =   (ss-2)->staticEval != VALUE_NONE ? ss->staticEval - (ss-2)->staticEval
779                   : (ss-4)->staticEval != VALUE_NONE ? ss->staticEval - (ss-4)->staticEval
780                   :                                    156;
781     improving = improvement > 0;
782
783     // Step 7. Razoring (~1 Elo).
784     // If eval is really low check with qsearch if it can exceed alpha, if it can't,
785     // return a fail low.
786     if (eval < alpha - 426 - 252 * depth * depth)
787     {
788         value = qsearch<NonPV>(pos, ss, alpha - 1, alpha);
789         if (value < alpha)
790             return value;
791     }
792
793     // Step 8. Futility pruning: child node (~40 Elo).
794     // The depth condition is important for mate finding.
795     if (   !ss->ttPv
796         &&  depth < 9
797         &&  eval - futility_margin(depth, improving) - (ss-1)->statScore / 280 >= beta
798         &&  eval >= beta
799         &&  eval < 25128) // larger than VALUE_KNOWN_WIN, but smaller than TB wins
800         return eval;
801
802     // Step 9. Null move search with verification search (~35 Elo)
803     if (   !PvNode
804         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
805         && (ss-1)->statScore < 18755
806         &&  eval >= beta
807         &&  eval >= ss->staticEval
808         &&  ss->staticEval >= beta - 19 * depth - improvement / 13 + 253 + complexity / 25
809         && !excludedMove
810         &&  pos.non_pawn_material(us)
811         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
812     {
813         assert(eval - beta >= 0);
814
815         // Null move dynamic reduction based on depth, eval and complexity of position
816         Depth R = std::min(int(eval - beta) / 168, 6) + depth / 3 + 4 - (complexity > 825);
817
818         ss->currentMove = MOVE_NULL;
819         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
820
821         pos.do_null_move(st);
822
823         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
824
825         pos.undo_null_move();
826
827         if (nullValue >= beta)
828         {
829             // Do not return unproven mate or TB scores
830             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
831                 nullValue = beta;
832
833             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 14))
834                 return nullValue;
835
836             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
837
838             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
839             // for us, until ply exceeds nmpMinPly.
840             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
841             thisThread->nmpColor = us;
842
843             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
844
845             thisThread->nmpMinPly = 0;
846
847             if (v >= beta)
848                 return nullValue;
849         }
850     }
851
852     probCutBeta = beta + 186 - 54 * improving;
853
854     // Step 10. ProbCut (~10 Elo)
855     // If we have a good enough capture (or queen promotion) and a reduced search returns a value
856     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
857     if (   !PvNode
858         &&  depth > 4
859         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
860         // if value from transposition table is lower than probCutBeta, don't attempt probCut
861         // there and in further interactions with transposition table cutoff depth is set to depth - 3
862         // because probCut search has depth set to depth - 4 but we also do a move before it
863         // so effective depth is equal to depth - 3
864         && !(   ss->ttHit
865              && tte->depth() >= depth - 3
866              && ttValue != VALUE_NONE
867              && ttValue < probCutBeta))
868     {
869         assert(probCutBeta < VALUE_INFINITE);
870
871         MovePicker mp(pos, ttMove, probCutBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
872
873         while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
874             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
875             {
876                 assert(pos.capture_stage(move));
877
878                 ss->currentMove = move;
879                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
880                                                                           [true]
881                                                                           [pos.moved_piece(move)]
882                                                                           [to_sq(move)];
883
884                 pos.do_move(move, st);
885
886                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
887                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1);
888
889                 // If the qsearch held, perform the regular search
890                 if (value >= probCutBeta)
891                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1, depth - 4, !cutNode);
892
893                 pos.undo_move(move);
894
895                 if (value >= probCutBeta)
896                 {
897                     // Save ProbCut data into transposition table
898                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, BOUND_LOWER, depth - 3, move, ss->staticEval);
899                     return value;
900                 }
901             }
902
903         Eval::NNUE::hint_common_parent_position(pos);
904     }
905
906     // Step 11. If the position is not in TT, decrease depth by 3.
907     // Use qsearch if depth is equal or below zero (~9 Elo)
908     if (    PvNode
909         && !ttMove)
910         depth -= 3;
911
912     if (depth <= 0)
913         return qsearch<PV>(pos, ss, alpha, beta);
914
915     if (    cutNode
916         &&  depth >= 7
917         && !ttMove)
918         depth -= 2;
919
920 moves_loop: // When in check, search starts here
921
922     // Step 12. A small Probcut idea, when we are in check (~4 Elo)
923     probCutBeta = beta + 391;
924     if (   ss->inCheck
925         && !PvNode
926         && depth >= 2
927         && ttCapture
928         && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
929         && tte->depth() >= depth - 3
930         && ttValue >= probCutBeta
931         && abs(ttValue) <= VALUE_KNOWN_WIN
932         && abs(beta) <= VALUE_KNOWN_WIN)
933         return probCutBeta;
934
935     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
936                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
937                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
938
939     Move countermove = prevSq != SQ_NONE ? thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] : MOVE_NONE;
940
941     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
942                                       &captureHistory,
943                                       contHist,
944                                       countermove,
945                                       ss->killers);
946
947     value = bestValue;
948     moveCountPruning = singularQuietLMR = false;
949
950     // Indicate PvNodes that will probably fail low if the node was searched
951     // at a depth equal or greater than the current depth, and the result of this search was a fail low.
952     bool likelyFailLow =    PvNode
953                          && ttMove
954                          && (tte->bound() & BOUND_UPPER)
955                          && tte->depth() >= depth;
956
957     // Step 13. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
958     // or a beta cutoff occurs.
959     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
960     {
961       assert(is_ok(move));
962
963       if (move == excludedMove)
964           continue;
965
966       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
967       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
968       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
969       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
970       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
971                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
972           continue;
973
974       // Check for legality
975       if (!rootNode && !pos.legal(move))
976           continue;
977
978       ss->moveCount = ++moveCount;
979
980       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
981           sync_cout << "info depth " << depth
982                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
983                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
984       if (PvNode)
985           (ss+1)->pv = nullptr;
986
987       extension = 0;
988       capture = pos.capture_stage(move);
989       movedPiece = pos.moved_piece(move);
990       givesCheck = pos.gives_check(move);
991
992       // Calculate new depth for this move
993       newDepth = depth - 1;
994
995       Value delta = beta - alpha;
996
997       Depth r = reduction(improving, depth, moveCount, delta, thisThread->rootDelta);
998
999       // Step 14. Pruning at shallow depth (~120 Elo). Depth conditions are important for mate finding.
1000       if (  !rootNode
1001           && pos.non_pawn_material(us)
1002           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
1003       {
1004           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold (~8 Elo)
1005           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
1006
1007           // Reduced depth of the next LMR search
1008           int lmrDepth = std::max(newDepth - r, 0);
1009
1010           if (   capture
1011               || givesCheck)
1012           {
1013               // Futility pruning for captures (~2 Elo)
1014               if (   !givesCheck
1015                   && !PvNode
1016                   && lmrDepth < 6
1017                   && !ss->inCheck
1018                   && ss->staticEval + 182 + 230 * lmrDepth + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))]
1019                    + captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] / 7 < alpha)
1020                   continue;
1021
1022               Bitboard occupied;
1023               // SEE based pruning (~11 Elo)
1024               if (!pos.see_ge(move, occupied, Value(-206) * depth))
1025               {
1026                   if (depth < 2 - capture)
1027                       continue;
1028                   // don't prune move if a heavy enemy piece (KQR) is under attack after the exchanges
1029                   Bitboard leftEnemies = (pos.pieces(~us, QUEEN, ROOK) | pos.pieces(~us, KING)) & occupied;
1030                   Bitboard attacks = 0;
1031                   occupied |= to_sq(move);
1032                   while (leftEnemies && !attacks)
1033                   {
1034                       Square sq = pop_lsb(leftEnemies);
1035                       attacks |= pos.attackers_to(sq, occupied) & pos.pieces(us) & occupied;
1036                       // exclude Queen/Rook(s) which were already threatened before SEE
1037                       if (attacks && (sq != pos.square<KING>(~us) && (pos.attackers_to(sq, pos.pieces()) & pos.pieces(us))))
1038                           attacks = 0;
1039                   }
1040                   if (!attacks)
1041                       continue;
1042               }
1043           }
1044           else
1045           {
1046               int history =   (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1047                             + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1048                             + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)];
1049
1050               // Continuation history based pruning (~2 Elo)
1051               if (   lmrDepth < 5
1052                   && history < -4405 * (depth - 1))
1053                   continue;
1054
1055               history += 2 * thisThread->mainHistory[us][from_to(move)];
1056
1057               lmrDepth += history / 7278;
1058               lmrDepth = std::max(lmrDepth, -2);
1059
1060               // Futility pruning: parent node (~13 Elo)
1061               if (   !ss->inCheck
1062                   && lmrDepth < 13
1063                   && ss->staticEval + 103 + 138 * lmrDepth <= alpha)
1064                   continue;
1065
1066               lmrDepth = std::max(lmrDepth, 0);
1067
1068               Bitboard occupied;
1069               // Prune moves with negative SEE (~4 Elo)
1070               if (!pos.see_ge(move, occupied, Value(-24 * lmrDepth * lmrDepth - 15 * lmrDepth)))
1071                   continue;
1072           }
1073       }
1074
1075       // Step 15. Extensions (~100 Elo)
1076       // We take care to not overdo to avoid search getting stuck.
1077       if (ss->ply < thisThread->rootDepth * 2)
1078       {
1079           // Singular extension search (~94 Elo). If all moves but one fail low on a
1080           // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1081           // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1082           // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1083           // result is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove.
1084           if (   !rootNode
1085               &&  depth >= 4 - (thisThread->completedDepth > 21) + 2 * (PvNode && tte->is_pv())
1086               &&  move == ttMove
1087               && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1088            /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1089               &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1090               && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1091               &&  tte->depth() >= depth - 3)
1092           {
1093               Value singularBeta = ttValue - (3 + 2 * (ss->ttPv && !PvNode)) * depth / 2;
1094               Depth singularDepth = (depth - 1) / 2;
1095
1096               ss->excludedMove = move;
1097               value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1098               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1099
1100               if (value < singularBeta)
1101               {
1102                   extension = 1;
1103                   singularQuietLMR = !ttCapture;
1104
1105                   // Avoid search explosion by limiting the number of double extensions
1106                   if (  !PvNode
1107                       && value < singularBeta - 25
1108                       && ss->doubleExtensions <= 10)
1109                   {
1110                       extension = 2;
1111                       depth += depth < 13;
1112                   }
1113               }
1114
1115               // Multi-cut pruning
1116               // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1117               // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1118               // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1119               // a soft bound.
1120               else if (singularBeta >= beta)
1121                   return singularBeta;
1122
1123               // If the eval of ttMove is greater than beta, we reduce it (negative extension)
1124               else if (ttValue >= beta)
1125                   extension = -2 - !PvNode;
1126
1127               // If the eval of ttMove is less than value, we reduce it (negative extension)
1128               else if (ttValue <= value)
1129                   extension = -1;
1130
1131               // If the eval of ttMove is less than alpha, we reduce it (negative extension)
1132               else if (ttValue <= alpha)
1133                   extension = -1;
1134           }
1135
1136           // Check extensions (~1 Elo)
1137           else if (   givesCheck
1138                    && depth > 10
1139                    && abs(ss->staticEval) > 88)
1140               extension = 1;
1141
1142           // Quiet ttMove extensions (~1 Elo)
1143           else if (   PvNode
1144                    && move == ttMove
1145                    && move == ss->killers[0]
1146                    && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] >= 5705)
1147               extension = 1;
1148       }
1149
1150       // Add extension to new depth
1151       newDepth += extension;
1152       ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions + (extension == 2);
1153
1154       // Speculative prefetch as early as possible
1155       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1156
1157       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1158       ss->currentMove = move;
1159       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1160                                                                 [capture]
1161                                                                 [movedPiece]
1162                                                                 [to_sq(move)];
1163
1164       // Step 16. Make the move
1165       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1166
1167       // Decrease reduction if position is or has been on the PV
1168       // and node is not likely to fail low. (~3 Elo)
1169       if (   ss->ttPv
1170           && !likelyFailLow)
1171           r -= 2;
1172
1173       // Decrease reduction if opponent's move count is high (~1 Elo)
1174       if ((ss-1)->moveCount > 7)
1175           r--;
1176
1177       // Increase reduction for cut nodes (~3 Elo)
1178       if (cutNode)
1179           r += 2;
1180
1181       // Increase reduction if ttMove is a capture (~3 Elo)
1182       if (ttCapture)
1183           r++;
1184
1185       // Decrease reduction for PvNodes based on depth
1186       if (PvNode)
1187           r -= 1 + 12 / (3 + depth);
1188
1189       // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~1 Elo)
1190       if (singularQuietLMR)
1191           r--;
1192
1193       // Decrease reduction if we move a threatened piece (~1 Elo)
1194       if (   depth > 9
1195           && (mp.threatenedPieces & from_sq(move)))
1196           r--;
1197
1198       // Increase reduction if next ply has a lot of fail high
1199       if ((ss+1)->cutoffCnt > 3)
1200           r++;
1201
1202       // Decrease reduction if move is a killer and we have a good history
1203       if (move == ss->killers[0]
1204           && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] >= 3722)
1205           r--;
1206
1207       ss->statScore =  2 * thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1208                      + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1209                      + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1210                      + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1211                      - 4182;
1212
1213       // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1214       r -= ss->statScore / (11791 + 3992 * (depth > 6 && depth < 19));
1215
1216       // Step 17. Late moves reduction / extension (LMR, ~117 Elo)
1217       // We use various heuristics for the sons of a node after the first son has
1218       // been searched. In general we would like to reduce them, but there are many
1219       // cases where we extend a son if it has good chances to be "interesting".
1220       if (    depth >= 2
1221           &&  moveCount > 1 + (PvNode && ss->ply <= 1)
1222           && (   !ss->ttPv
1223               || !capture
1224               || (cutNode && (ss-1)->moveCount > 1)))
1225       {
1226           // In general we want to cap the LMR depth search at newDepth, but when
1227           // reduction is negative, we allow this move a limited search extension
1228           // beyond the first move depth. This may lead to hidden double extensions.
1229           Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth + 1);
1230
1231           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1232
1233           // Do full depth search when reduced LMR search fails high
1234           if (value > alpha && d < newDepth)
1235           {
1236               // Adjust full depth search based on LMR results - if result
1237               // was good enough search deeper, if it was bad enough search shallower
1238               const bool doDeeperSearch = value > (alpha + 58 + 12 * (newDepth - d));
1239               const bool doEvenDeeperSearch = value > alpha + 588 && ss->doubleExtensions <= 5;
1240               const bool doShallowerSearch = value < bestValue + newDepth;
1241
1242               ss->doubleExtensions = ss->doubleExtensions + doEvenDeeperSearch;
1243
1244               newDepth += doDeeperSearch - doShallowerSearch + doEvenDeeperSearch;
1245
1246               if (newDepth > d)
1247                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1248
1249               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1250                                         : -stat_bonus(newDepth);
1251
1252               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1253           }
1254       }
1255
1256       // Step 18. Full depth search when LMR is skipped. If expected reduction is high, reduce its depth by 1.
1257       else if (!PvNode || moveCount > 1)
1258       {
1259           // Increase reduction for cut nodes and not ttMove (~1 Elo)
1260           if (!ttMove && cutNode)
1261               r += 2;
1262
1263           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth - (r > 4), !cutNode);
1264       }
1265
1266       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1267       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1268       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1269       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1270       {
1271           (ss+1)->pv = pv;
1272           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1273
1274           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false);
1275       }
1276
1277       // Step 19. Undo move
1278       pos.undo_move(move);
1279
1280       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1281
1282       // Step 20. Check for a new best move
1283       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1284       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1285       // updating best move, PV and TT.
1286       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1287           return VALUE_ZERO;
1288
1289       if (rootNode)
1290       {
1291           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1292                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1293
1294           rm.averageScore = rm.averageScore != -VALUE_INFINITE ? (2 * value + rm.averageScore) / 3 : value;
1295
1296           // PV move or new best move?
1297           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1298           {
1299               rm.score =  rm.uciScore = value;
1300               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1301               rm.scoreLowerbound = rm.scoreUpperbound = false;
1302
1303               if (value >= beta)
1304               {
1305                   rm.scoreLowerbound = true;
1306                   rm.uciScore = beta;
1307               }
1308               else if (value <= alpha)
1309               {
1310                   rm.scoreUpperbound = true;
1311                   rm.uciScore = alpha;
1312               }
1313
1314               rm.pv.resize(1);
1315
1316               assert((ss+1)->pv);
1317
1318               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1319                   rm.pv.push_back(*m);
1320
1321               // We record how often the best move has been changed in each iteration.
1322               // This information is used for time management. In MultiPV mode,
1323               // we must take care to only do this for the first PV line.
1324               if (   moveCount > 1
1325                   && !thisThread->pvIdx)
1326                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1327           }
1328           else
1329               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1330               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1331               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1332               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1333       }
1334
1335       if (value > bestValue)
1336       {
1337           bestValue = value;
1338
1339           if (value > alpha)
1340           {
1341               bestMove = move;
1342
1343               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1344                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1345
1346               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1347               {
1348                   alpha = value;
1349
1350                   // Reduce other moves if we have found at least one score improvement
1351                   if (   depth > 1
1352                       && depth < 6
1353                       && beta  <  10534
1354                       && alpha > -10534)
1355                       depth -= 1;
1356
1357                   assert(depth > 0);
1358               }
1359               else
1360               {
1361                   ss->cutoffCnt++;
1362                   assert(value >= beta); // Fail high
1363                   break;
1364               }
1365           }
1366       }
1367
1368
1369       // If the move is worse than some previously searched move, remember it to update its stats later
1370       if (move != bestMove)
1371       {
1372           if (capture && captureCount < 32)
1373               capturesSearched[captureCount++] = move;
1374
1375           else if (!capture && quietCount < 64)
1376               quietsSearched[quietCount++] = move;
1377       }
1378     }
1379
1380     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1381     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1382     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1383     /*
1384        if (Threads.stop)
1385         return VALUE_DRAW;
1386     */
1387
1388     // Step 21. Check for mate and stalemate
1389     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1390     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1391     // return a fail low score.
1392
1393     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1394
1395     if (!moveCount)
1396         bestValue = excludedMove ? alpha :
1397                     ss->inCheck  ? mated_in(ss->ply)
1398                                  : VALUE_DRAW;
1399
1400     // If there is a move which produces search value greater than alpha we update stats of searched moves
1401     else if (bestMove)
1402         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1403                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1404
1405     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1406     else if (!priorCapture && prevSq != SQ_NONE)
1407     {
1408         int bonus = (depth > 5) + (PvNode || cutNode) + (bestValue < alpha - 97 * depth) + ((ss-1)->moveCount > 10);
1409         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth) * bonus);
1410     }
1411
1412     if (PvNode)
1413         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1414
1415     // If no good move is found and the previous position was ttPv, then the previous
1416     // opponent move is probably good and the new position is added to the search tree.
1417     if (bestValue <= alpha)
1418         ss->ttPv = ss->ttPv || ((ss-1)->ttPv && depth > 3);
1419
1420     // Write gathered information in transposition table
1421     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1422         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ss->ttPv,
1423                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1424                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1425                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1426
1427     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1428
1429     return bestValue;
1430   }
1431
1432
1433   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1434   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1435   // (~155 elo)
1436   template <NodeType nodeType>
1437   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1438
1439     static_assert(nodeType != Root);
1440     constexpr bool PvNode = nodeType == PV;
1441
1442     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1443     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1444     assert(depth <= 0);
1445
1446     Move pv[MAX_PLY+1];
1447     StateInfo st;
1448     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
1449
1450     TTEntry* tte;
1451     Key posKey;
1452     Move ttMove, move, bestMove;
1453     Depth ttDepth;
1454     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase;
1455     bool pvHit, givesCheck, capture;
1456     int moveCount;
1457
1458     // Step 1. Initialize node
1459     if (PvNode)
1460     {
1461         (ss+1)->pv = pv;
1462         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1463     }
1464
1465     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1466     bestMove = MOVE_NONE;
1467     ss->inCheck = pos.checkers();
1468     moveCount = 0;
1469
1470     // Step 2. Check for an immediate draw or maximum ply reached
1471     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1472         || ss->ply >= MAX_PLY)
1473         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1474
1475     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1476
1477     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1478     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1479     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1480     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1481                                                       : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1482
1483     // Step 3. Transposition table lookup
1484     posKey = pos.key();
1485     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
1486     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1487     ttMove = ss->ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1488     pvHit = ss->ttHit && tte->is_pv();
1489
1490     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
1491     if (  !PvNode
1492         && ss->ttHit
1493         && tte->depth() >= ttDepth
1494         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1495         && (tte->bound() & (ttValue >= beta ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1496         return ttValue;
1497
1498     // Step 4. Static evaluation of the position
1499     if (ss->inCheck)
1500     {
1501         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1502         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1503     }
1504     else
1505     {
1506         if (ss->ttHit)
1507         {
1508             // Never assume anything about values stored in TT
1509             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1510                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1511
1512             // ttValue can be used as a better position evaluation (~13 Elo)
1513             if (    ttValue != VALUE_NONE
1514                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1515                 bestValue = ttValue;
1516         }
1517         else
1518             // In case of null move search use previous static eval with a different sign
1519             ss->staticEval = bestValue =
1520             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1521                                              : -(ss-1)->staticEval;
1522
1523         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1524         if (bestValue >= beta)
1525         {
1526             // Save gathered info in transposition table
1527             if (!ss->ttHit)
1528                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1529                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1530
1531             return bestValue;
1532         }
1533
1534         if (PvNode && bestValue > alpha)
1535             alpha = bestValue;
1536
1537         futilityBase = bestValue + 168;
1538     }
1539
1540     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1541                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1542                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1543
1544     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1545     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1546     // queen promotions, and other checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1547     // will be generated.
1548     Square prevSq = (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? to_sq((ss-1)->currentMove) : SQ_NONE;
1549     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1550                                       &thisThread->captureHistory,
1551                                       contHist,
1552                                       prevSq);
1553
1554     int quietCheckEvasions = 0;
1555     Bitboard occupied;
1556
1557     // Step 5. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
1558     // or a beta cutoff occurs.
1559     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1560     {
1561       assert(is_ok(move));
1562
1563       // Check for legality
1564       if (!pos.legal(move))
1565           continue;
1566
1567       givesCheck = pos.gives_check(move);
1568       capture = pos.capture_stage(move);
1569
1570       moveCount++;
1571
1572     // Step 6. Pruning.
1573     if (bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
1574     {
1575       // Futility pruning and moveCount pruning (~10 Elo)
1576       if (   !givesCheck
1577           &&  to_sq(move) != prevSq
1578           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1579           &&  type_of(move) != PROMOTION)
1580       {
1581           if (moveCount > 2)
1582               continue;
1583
1584           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1585
1586           if (futilityValue <= alpha)
1587           {
1588               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1589               continue;
1590           }
1591
1592           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, occupied, VALUE_ZERO + 1))
1593           {
1594               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1595               continue;
1596           }
1597       }
1598
1599       // We prune after 2nd quiet check evasion where being 'in check' is implicitly checked through the counter
1600       // and being a 'quiet' apart from being a tt move is assumed after an increment because captures are pushed ahead.
1601       if (quietCheckEvasions > 1)
1602           break;
1603
1604       // Continuation history based pruning (~3 Elo)
1605       if (   !capture
1606           && (*contHist[0])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < 0
1607           && (*contHist[1])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < 0)
1608           continue;
1609
1610       // Do not search moves with bad enough SEE values (~5 Elo)
1611       if (!pos.see_ge(move, occupied, Value(-110)))
1612           continue;
1613     }
1614
1615       // Speculative prefetch as early as possible
1616       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1617
1618       // Update the current move
1619       ss->currentMove = move;
1620       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1621                                                                 [capture]
1622                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1623                                                                 [to_sq(move)];
1624
1625       quietCheckEvasions += !capture && ss->inCheck;
1626
1627       // Step 7. Make and search the move
1628       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1629       value = -qsearch<nodeType>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1630       pos.undo_move(move);
1631
1632       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1633
1634       // Step 8. Check for a new best move
1635       if (value > bestValue)
1636       {
1637           bestValue = value;
1638
1639           if (value > alpha)
1640           {
1641               bestMove = move;
1642
1643               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1644                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1645
1646               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1647                   alpha = value;
1648               else
1649                   break; // Fail high
1650           }
1651        }
1652     }
1653
1654     // Step 9. Check for mate
1655     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1656     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1657     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1658     {
1659         assert(!MoveList<LEGAL>(pos).size());
1660
1661         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1662     }
1663
1664     // Save gathered info in transposition table
1665     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1666               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER,
1667               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1668
1669     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1670
1671     return bestValue;
1672   }
1673
1674
1675   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1676   // "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1677   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1678
1679   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1680
1681     assert(v != VALUE_NONE);
1682
1683     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1684           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1685   }
1686
1687
1688   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1689   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1690   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root". However,
1691   // for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1692   // and the graph history interaction, we return an optimal TB score instead.
1693
1694   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1695
1696     if (v == VALUE_NONE)
1697         return VALUE_NONE;
1698
1699     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1700     {
1701         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1702             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1703
1704         return v - ply;
1705     }
1706
1707     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1708     {
1709         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1710             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1711
1712         return v + ply;
1713     }
1714
1715     return v;
1716   }
1717
1718
1719   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1720
1721   void update_pv(Move* pv, Move move, const Move* childPv) {
1722
1723     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1724         *pv++ = *childPv++;
1725     *pv = MOVE_NONE;
1726   }
1727
1728
1729   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1730
1731   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1732                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1733
1734     Color us = pos.side_to_move();
1735     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1736     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1737     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1738     PieceType captured;
1739
1740     int bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1741
1742     if (!pos.capture_stage(bestMove))
1743     {
1744         int bonus2 = bestValue > beta + 153 ? bonus1               // larger bonus
1745                                             : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
1746
1747         // Increase stats for the best move in case it was a quiet move
1748         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2);
1749
1750         // Decrease stats for all non-best quiet moves
1751         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1752         {
1753             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1754             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1755         }
1756     }
1757     else
1758     {
1759         // Increase stats for the best move in case it was a capture move
1760         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1761         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1762     }
1763
1764     // Extra penalty for a quiet early move that was not a TT move or
1765     // main killer move in previous ply when it gets refuted.
1766     if (   prevSq != SQ_NONE
1767         && ((ss-1)->moveCount == 1 + (ss-1)->ttHit || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1768         && !pos.captured_piece())
1769             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1770
1771     // Decrease stats for all non-best capture moves
1772     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1773     {
1774         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1775         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1776         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1777     }
1778   }
1779
1780
1781   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1782   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1783
1784   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1785
1786     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1787     {
1788         // Only update first 2 continuation histories if we are in check
1789         if (ss->inCheck && i > 2)
1790             break;
1791         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1792             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1793     }
1794   }
1795
1796
1797   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1798
1799   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus) {
1800
1801     // Update killers
1802     if (ss->killers[0] != move)
1803     {
1804         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1805         ss->killers[0] = move;
1806     }
1807
1808     Color us = pos.side_to_move();
1809     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1810     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1811     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1812
1813     // Update countermove history
1814     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1815     {
1816         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1817         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1818     }
1819   }
1820
1821   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1822   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1823
1824   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1825
1826     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1827     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1828
1829     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1830     Value topScore = rootMoves[0].score;
1831     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1832     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1833     double weakness = 120 - 2 * level;
1834
1835     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1836     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1837     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1838     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1839     {
1840         // This is our magic formula
1841         int push = int((  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1842                         + delta * (rng.rand<unsigned>() % int(weakness))) / 128);
1843
1844         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1845         {
1846             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1847             best = rootMoves[i].pv[0];
1848         }
1849     }
1850
1851     return best;
1852   }
1853
1854 } // namespace
1855
1856
1857 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1858 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1859
1860 void MainThread::check_time() {
1861
1862   if (--callsCnt > 0)
1863       return;
1864
1865   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1866   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1867
1868   static TimePoint lastInfoTime = now();
1869
1870   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1871   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1872
1873   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1874   {
1875       lastInfoTime = tick;
1876       dbg_print();
1877   }
1878
1879   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1880   if (ponder)
1881       return;
1882
1883   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1884       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1885       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1886       Threads.stop = true;
1887 }
1888
1889
1890 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1891 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1892
1893 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth) {
1894
1895   std::stringstream ss;
1896   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1897   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1898   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1899   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1900   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1901   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1902
1903   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1904   {
1905       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1906
1907       if (depth == 1 && !updated && i > 0)
1908           continue;
1909
1910       Depth d = updated ? depth : std::max(1, depth - 1);
1911       Value v = updated ? rootMoves[i].uciScore : rootMoves[i].previousScore;
1912
1913       if (v == -VALUE_INFINITE)
1914           v = VALUE_ZERO;
1915
1916       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1917       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1918
1919       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1920           ss << "\n";
1921
1922       ss << "info"
1923          << " depth "    << d
1924          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1925          << " multipv "  << i + 1
1926          << " score "    << UCI::value(v);
1927
1928       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1929           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1930
1931       if (i == pvIdx && !tb && updated) // tablebase- and previous-scores are exact
1932          ss << (rootMoves[i].scoreLowerbound ? " lowerbound" : (rootMoves[i].scoreUpperbound ? " upperbound" : ""));
1933
1934       ss << " nodes "    << nodesSearched
1935          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed
1936          << " hashfull " << TT.hashfull()
1937          << " tbhits "   << tbHits
1938          << " time "     << elapsed
1939          << " pv";
1940
1941       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1942           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1943   }
1944
1945   return ss.str();
1946 }
1947
1948
1949 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1950 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1951 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1952 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1953
1954 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1955
1956     StateInfo st;
1957     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
1958
1959     bool ttHit;
1960
1961     assert(pv.size() == 1);
1962
1963     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1964         return false;
1965
1966     pos.do_move(pv[0], st);
1967     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1968
1969     if (ttHit)
1970     {
1971         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1972         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1973             pv.push_back(m);
1974     }
1975
1976     pos.undo_move(pv[0]);
1977     return pv.size() > 1;
1978 }
1979
1980 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1981
1982     RootInTB = false;
1983     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1984     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1985     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1986     bool dtz_available = true;
1987
1988     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1989     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1990     if (Cardinality > MaxCardinality)
1991     {
1992         Cardinality = MaxCardinality;
1993         ProbeDepth = 0;
1994     }
1995
1996     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1997     {
1998         // Rank moves using DTZ tables
1999         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
2000
2001         if (!RootInTB)
2002         {
2003             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
2004             dtz_available = false;
2005             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
2006         }
2007     }
2008
2009     if (RootInTB)
2010     {
2011         // Sort moves according to TB rank
2012         std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
2013                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
2014
2015         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
2016         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
2017             Cardinality = 0;
2018     }
2019     else
2020     {
2021         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
2022         for (auto& m : rootMoves)
2023             m.tbRank = 0;
2024     }
2025 }
2026
2027 } // namespace Stockfish