Refine stat based reductions
[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 Search {
39
40   LimitsType Limits;
41 }
42
43 namespace Tablebases {
44
45   int Cardinality;
46   bool RootInTB;
47   bool UseRule50;
48   Depth ProbeDepth;
49 }
50
51 namespace TB = Tablebases;
52
53 using std::string;
54 using Eval::evaluate;
55 using namespace Search;
56
57 namespace {
58
59   // Different node types, used as a template parameter
60   enum NodeType { NonPV, PV };
61
62   constexpr uint64_t TtHitAverageWindow     = 4096;
63   constexpr uint64_t TtHitAverageResolution = 1024;
64
65   // Futility margin
66   Value futility_margin(Depth d, bool improving) {
67     return Value(234 * (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) {
74     int r = Reductions[d] * Reductions[mn];
75     return (r + 503) / 1024 + (!i && r > 915);
76   }
77
78   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
79     return (3 + depth * depth) / (2 - improving);
80   }
81
82   // History and stats update bonus, based on depth
83   int stat_bonus(Depth d) {
84     return d > 14 ? 29 : 8 * d * d + 224 * d - 215;
85   }
86
87   // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3-fold blindness
88   Value value_draw(Thread* thisThread) {
89     return VALUE_DRAW + Value(2 * (thisThread->nodes & 1) - 1);
90   }
91
92   // Skill structure is used to implement strength limit
93   struct Skill {
94     explicit Skill(int l) : level(l) {}
95     bool enabled() const { return level < 20; }
96     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + level; }
97     Move pick_best(size_t multiPV);
98
99     int level;
100     Move best = MOVE_NONE;
101   };
102
103   // Breadcrumbs are used to mark nodes as being searched by a given thread
104   struct Breadcrumb {
105     std::atomic<Thread*> thread;
106     std::atomic<Key> key;
107   };
108   std::array<Breadcrumb, 1024> breadcrumbs;
109
110   // ThreadHolding structure keeps track of which thread left breadcrumbs at the given
111   // node for potential reductions. A free node will be marked upon entering the moves
112   // loop by the constructor, and unmarked upon leaving that loop by the destructor.
113   struct ThreadHolding {
114     explicit ThreadHolding(Thread* thisThread, Key posKey, int ply) {
115        location = ply < 8 ? &breadcrumbs[posKey & (breadcrumbs.size() - 1)] : nullptr;
116        otherThread = false;
117        owning = false;
118        if (location)
119        {
120           // See if another already marked this location, if not, mark it ourselves
121           Thread* tmp = (*location).thread.load(std::memory_order_relaxed);
122           if (tmp == nullptr)
123           {
124               (*location).thread.store(thisThread, std::memory_order_relaxed);
125               (*location).key.store(posKey, std::memory_order_relaxed);
126               owning = true;
127           }
128           else if (   tmp != thisThread
129                    && (*location).key.load(std::memory_order_relaxed) == posKey)
130               otherThread = true;
131        }
132     }
133
134     ~ThreadHolding() {
135        if (owning) // Free the marked location
136            (*location).thread.store(nullptr, std::memory_order_relaxed);
137     }
138
139     bool marked() { return otherThread; }
140
141     private:
142     Breadcrumb* location;
143     bool otherThread, owning;
144   };
145
146   template <NodeType NT>
147   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
148
149   template <NodeType NT>
150   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
151
152   Value value_to_tt(Value v, int ply);
153   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c);
154   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
155   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
156   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth);
157   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
158                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth);
159
160   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
161   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
162   template<bool Root>
163   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
164
165     StateInfo st;
166     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
167
168     uint64_t cnt, nodes = 0;
169     const bool leaf = (depth == 2);
170
171     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
172     {
173         if (Root && depth <= 1)
174             cnt = 1, nodes++;
175         else
176         {
177             pos.do_move(m, st);
178             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - 1);
179             nodes += cnt;
180             pos.undo_move(m);
181         }
182         if (Root)
183             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
184     }
185     return nodes;
186   }
187
188 } // namespace
189
190
191 /// Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
192
193 void Search::init() {
194
195   for (int i = 1; i < MAX_MOVES; ++i)
196       Reductions[i] = int((21.3 + 2 * std::log(Threads.size())) * std::log(i + 0.25 * std::log(i)));
197 }
198
199
200 /// Search::clear() resets search state to its initial value
201
202 void Search::clear() {
203
204   Threads.main()->wait_for_search_finished();
205
206   Time.availableNodes = 0;
207   TT.clear();
208   Threads.clear();
209   Tablebases::init(Options["SyzygyPath"]); // Free mapped files
210 }
211
212
213 /// MainThread::search() is started when the program receives the UCI 'go'
214 /// command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
215
216 void MainThread::search() {
217
218   if (Limits.perft)
219   {
220       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft);
221       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
222       return;
223   }
224
225   Color us = rootPos.side_to_move();
226   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
227   TT.new_search();
228
229   Eval::NNUE::verify();
230
231   if (rootMoves.empty())
232   {
233       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
234       sync_cout << "info depth 0 score "
235                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
236                 << sync_endl;
237   }
238   else
239   {
240       Threads.start_searching(); // start non-main threads
241       Thread::search();          // main thread start searching
242   }
243
244   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
245   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
246   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
247   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
248   // until the GUI sends one of those commands.
249
250   while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
251   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
252
253   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
254   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
255   Threads.stop = true;
256
257   // Wait until all threads have finished
258   Threads.wait_for_search_finished();
259
260   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
261   // the available ones before exiting.
262   if (Limits.npmsec)
263       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
264
265   Thread* bestThread = this;
266
267   if (   int(Options["MultiPV"]) == 1
268       && !Limits.depth
269       && !(Skill(Options["Skill Level"]).enabled() || int(Options["UCI_LimitStrength"]))
270       && rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
271       bestThread = Threads.get_best_thread();
272
273   bestPreviousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
274
275   // Send again PV info if we have a new best thread
276   if (bestThread != this)
277       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE) << sync_endl;
278
279   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
280
281   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
282       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
283
284   std::cout << sync_endl;
285 }
286
287
288 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
289 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
290 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
291
292 void Thread::search() {
293
294   // To allow access to (ss-7) up to (ss+2), the stack must be oversized.
295   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
296   // which accesses its argument at ss-6, also near the root.
297   // The latter is needed for statScores and killer initialization.
298   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
299   Move  pv[MAX_PLY+1];
300   Value bestValue, alpha, beta, delta;
301   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
302   Depth lastBestMoveDepth = 0;
303   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
304   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
305   Color us = rootPos.side_to_move();
306   int iterIdx = 0;
307
308   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
309   for (int i = 7; i > 0; i--)
310       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
311
312   ss->pv = pv;
313
314   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
315   beta = VALUE_INFINITE;
316
317   if (mainThread)
318   {
319       if (mainThread->bestPreviousScore == VALUE_INFINITE)
320           for (int i = 0; i < 4; ++i)
321               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
322       else
323           for (int i = 0; i < 4; ++i)
324               mainThread->iterValue[i] = mainThread->bestPreviousScore;
325   }
326
327   std::copy(&lowPlyHistory[2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, &lowPlyHistory[0][0]);
328   std::fill(&lowPlyHistory[MAX_LPH - 2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, 0);
329
330   size_t multiPV = size_t(Options["MultiPV"]);
331
332   // Pick integer skill levels, but non-deterministically round up or down
333   // such that the average integer skill corresponds to the input floating point one.
334   // UCI_Elo is converted to a suitable fractional skill level, using anchoring
335   // to CCRL Elo (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo
336   // for match (TC 60+0.6) results spanning a wide range of k values.
337   PRNG rng(now());
338   double floatLevel = Options["UCI_LimitStrength"] ?
339                       std::clamp(std::pow((Options["UCI_Elo"] - 1346.6) / 143.4, 1 / 0.806), 0.0, 20.0) :
340                         double(Options["Skill Level"]);
341   int intLevel = int(floatLevel) +
342                  ((floatLevel - int(floatLevel)) * 1024 > rng.rand<unsigned>() % 1024  ? 1 : 0);
343   Skill skill(intLevel);
344
345   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
346   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
347   if (skill.enabled())
348       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
349
350   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
351   ttHitAverage = TtHitAverageWindow * TtHitAverageResolution / 2;
352
353   int ct = int(Options["Contempt"]) * PawnValueEg / 100; // From centipawns
354
355   // In analysis mode, adjust contempt in accordance with user preference
356   if (Limits.infinite || Options["UCI_AnalyseMode"])
357       ct =  Options["Analysis Contempt"] == "Off"  ? 0
358           : Options["Analysis Contempt"] == "Both" ? ct
359           : Options["Analysis Contempt"] == "White" && us == BLACK ? -ct
360           : Options["Analysis Contempt"] == "Black" && us == WHITE ? -ct
361           : ct;
362
363   // Evaluation score is from the white point of view
364   contempt = (us == WHITE ?  make_score(ct, ct / 2)
365                           : -make_score(ct, ct / 2));
366
367   int searchAgainCounter = 0;
368
369   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
370   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
371          && !Threads.stop
372          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth > Limits.depth))
373   {
374       // Age out PV variability metric
375       if (mainThread)
376           totBestMoveChanges /= 2;
377
378       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
379       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
380       for (RootMove& rm : rootMoves)
381           rm.previousScore = rm.score;
382
383       size_t pvFirst = 0;
384       pvLast = 0;
385
386       if (!Threads.increaseDepth)
387          searchAgainCounter++;
388
389       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
390       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
391       {
392           if (pvIdx == pvLast)
393           {
394               pvFirst = pvLast;
395               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
396                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
397                       break;
398           }
399
400           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
401           selDepth = 0;
402
403           // Reset aspiration window starting size
404           if (rootDepth >= 4)
405           {
406               Value prev = rootMoves[pvIdx].previousScore;
407               delta = Value(17);
408               alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
409               beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
410
411               // Adjust contempt based on root move's previousScore (dynamic contempt)
412               int dct = ct + (113 - ct / 2) * prev / (abs(prev) + 147);
413
414               contempt = (us == WHITE ?  make_score(dct, dct / 2)
415                                       : -make_score(dct, dct / 2));
416           }
417
418           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
419           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
420           // high/low anymore.
421           failedHighCnt = 0;
422           while (true)
423           {
424               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - searchAgainCounter);
425               bestValue = ::search<PV>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
426
427               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
428               // is done with a stable algorithm because all the values but the
429               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
430               // and we want to keep the same order for all the moves except the
431               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
432               // search the already searched PV lines are preserved.
433               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
434
435               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
436               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
437               // the previous iteration.
438               if (Threads.stop)
439                   break;
440
441               // When failing high/low give some update (without cluttering
442               // the UI) before a re-search.
443               if (   mainThread
444                   && multiPV == 1
445                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
446                   && Time.elapsed() > 3000)
447                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
448
449               // In case of failing low/high increase aspiration window and
450               // re-search, otherwise exit the loop.
451               if (bestValue <= alpha)
452               {
453                   beta = (alpha + beta) / 2;
454                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
455
456                   failedHighCnt = 0;
457                   if (mainThread)
458                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
459               }
460               else if (bestValue >= beta)
461               {
462                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
463                   ++failedHighCnt;
464               }
465               else
466                   break;
467
468               delta += delta / 4 + 5;
469
470               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
471           }
472
473           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
474           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
475
476           if (    mainThread
477               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
478               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
479       }
480
481       if (!Threads.stop)
482           completedDepth = rootDepth;
483
484       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
485          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
486          lastBestMoveDepth = rootDepth;
487       }
488
489       // Have we found a "mate in x"?
490       if (   Limits.mate
491           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
492           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
493           Threads.stop = true;
494
495       if (!mainThread)
496           continue;
497
498       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
499       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
500           skill.pick_best(multiPV);
501
502       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
503       if (    Limits.use_time_management()
504           && !Threads.stop
505           && !mainThread->stopOnPonderhit)
506       {
507           double fallingEval = (318 + 6 * (mainThread->bestPreviousScore - bestValue)
508                                     + 6 * (mainThread->iterValue[iterIdx] - bestValue)) / 825.0;
509           fallingEval = std::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
510
511           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
512           timeReduction = lastBestMoveDepth + 9 < completedDepth ? 1.92 : 0.95;
513           double reduction = (1.47 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.32 * timeReduction);
514
515           // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
516           for (Thread* th : Threads)
517           {
518               totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
519               th->bestMoveChanges = 0;
520           }
521           double bestMoveInstability = 1 + 2 * totBestMoveChanges / Threads.size();
522
523           double totalTime = Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability;
524
525           // Cap used time in case of a single legal move for a better viewer experience in tournaments
526           // yielding correct scores and sufficiently fast moves.
527           if (rootMoves.size() == 1)
528               totalTime = std::min(500.0, totalTime);
529
530           // Stop the search if we have exceeded the totalTime
531           if (Time.elapsed() > totalTime)
532           {
533               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
534               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
535               if (mainThread->ponder)
536                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
537               else
538                   Threads.stop = true;
539           }
540           else if (   Threads.increaseDepth
541                    && !mainThread->ponder
542                    && Time.elapsed() > totalTime * 0.58)
543                    Threads.increaseDepth = false;
544           else
545                    Threads.increaseDepth = true;
546       }
547
548       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
549       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
550   }
551
552   if (!mainThread)
553       return;
554
555   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
556
557   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
558   if (skill.enabled())
559       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
560                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
561 }
562
563
564 namespace {
565
566   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
567
568   template <NodeType NT>
569   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
570
571     constexpr bool PvNode = NT == PV;
572     const bool rootNode = PvNode && ss->ply == 0;
573     const Depth maxNextDepth = rootNode ? depth : depth + 1;
574
575     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
576     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
577     if (   pos.rule50_count() >= 3
578         && alpha < VALUE_DRAW
579         && !rootNode
580         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
581     {
582         alpha = value_draw(pos.this_thread());
583         if (alpha >= beta)
584             return alpha;
585     }
586
587     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
588     if (depth <= 0)
589         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
590
591     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
592     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
593     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
594     assert(!(PvNode && cutNode));
595
596     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
597     StateInfo st;
598     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
599
600     TTEntry* tte;
601     Key posKey;
602     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
603     Depth extension, newDepth;
604     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue, probCutBeta;
605     bool formerPv, givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
606     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning,
607          ttCapture, singularQuietLMR;
608     Piece movedPiece;
609     int moveCount, captureCount, quietCount;
610
611     // Step 1. Initialize node
612     Thread* thisThread = pos.this_thread();
613     ss->inCheck = pos.checkers();
614     priorCapture = pos.captured_piece();
615     Color us = pos.side_to_move();
616     moveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
617     bestValue = -VALUE_INFINITE;
618     maxValue = VALUE_INFINITE;
619
620     // Check for the available remaining time
621     if (thisThread == Threads.main())
622         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
623
624     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
625     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
626         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
627
628     if (!rootNode)
629     {
630         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
631         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
632             || pos.is_draw(ss->ply)
633             || ss->ply >= MAX_PLY)
634             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
635                                                         : value_draw(pos.this_thread());
636
637         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
638         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
639         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
640         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
641         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
642         // mate. In this case return a fail-high score.
643         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
644         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
645         if (alpha >= beta)
646             return alpha;
647     }
648
649     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
650
651     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
652     (ss+1)->ttPv = false;
653     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
654     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
655     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
656
657     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
658     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
659     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
660     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
661     // LMR which are based on the statScore of parent position.
662     if (!rootNode)
663         (ss+2)->statScore = 0;
664
665     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
666     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
667     // position key in case of an excluded move.
668     excludedMove = ss->excludedMove;
669     posKey = excludedMove == MOVE_NONE ? pos.key() : pos.key() ^ make_key(excludedMove);
670     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
671     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
672     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
673             : ss->ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
674     if (!excludedMove)
675         ss->ttPv = PvNode || (ss->ttHit && tte->is_pv());
676     formerPv = ss->ttPv && !PvNode;
677
678     // Update low ply history for previous move if we are near root and position is or has been in PV
679     if (   ss->ttPv
680         && depth > 12
681         && ss->ply - 1 < MAX_LPH
682         && !priorCapture
683         && is_ok((ss-1)->currentMove))
684         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply - 1][from_to((ss-1)->currentMove)] << stat_bonus(depth - 5);
685
686     // thisThread->ttHitAverage can be used to approximate the running average of ttHit
687     thisThread->ttHitAverage =   (TtHitAverageWindow - 1) * thisThread->ttHitAverage / TtHitAverageWindow
688                                 + TtHitAverageResolution * ss->ttHit;
689
690     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
691     if (  !PvNode
692         && ss->ttHit
693         && tte->depth() >= depth
694         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
695         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
696                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
697     {
698         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
699         if (ttMove)
700         {
701             if (ttValue >= beta)
702             {
703                 // Bonus for a quiet ttMove that fails high
704                 if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
705                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth), depth);
706
707                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply
708                 if ((ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
709                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
710             }
711             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
712             else if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
713             {
714                 int penalty = -stat_bonus(depth);
715                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
716                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
717             }
718         }
719
720         // Partial workaround for the graph history interaction problem
721         // For high rule50 counts don't produce transposition table cutoffs.
722         if (pos.rule50_count() < 90)
723             return ttValue;
724     }
725
726     // Step 5. Tablebases probe
727     if (!rootNode && TB::Cardinality)
728     {
729         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
730
731         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
732             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
733             &&  pos.rule50_count() == 0
734             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
735         {
736             TB::ProbeState err;
737             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
738
739             // Force check of time on the next occasion
740             if (thisThread == Threads.main())
741                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
742
743             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
744             {
745                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
746
747                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
748
749                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
750                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
751                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
752                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
753
754                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
755                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
756
757                 if (    b == BOUND_EXACT
758                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
759                 {
760                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, b,
761                               std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
762                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
763
764                     return value;
765                 }
766
767                 if (PvNode)
768                 {
769                     if (b == BOUND_LOWER)
770                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
771                     else
772                         maxValue = value;
773                 }
774             }
775         }
776     }
777
778     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
779
780     // Step 6. Static evaluation of the position
781     if (ss->inCheck)
782     {
783         // Skip early pruning when in check
784         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
785         improving = false;
786         goto moves_loop;
787     }
788     else if (ss->ttHit)
789     {
790         // Never assume anything about values stored in TT
791         ss->staticEval = eval = tte->eval();
792         if (eval == VALUE_NONE)
793             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
794
795         // Randomize draw evaluation
796         if (eval == VALUE_DRAW)
797             eval = value_draw(thisThread);
798
799         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
800         if (    ttValue != VALUE_NONE
801             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
802             eval = ttValue;
803     }
804     else
805     {
806         // In case of null move search use previous static eval with a different sign
807         // and addition of two tempos
808         if ((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL)
809             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
810         else
811             ss->staticEval = eval = -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
812
813         // Save static evaluation into transposition table
814         tte->save(posKey, VALUE_NONE, ss->ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
815     }
816
817     // Use static evaluation difference to improve quiet move ordering
818     if (is_ok((ss-1)->currentMove) && !(ss-1)->inCheck && !priorCapture)
819     {
820         int bonus = std::clamp(-depth * 4 * int((ss-1)->staticEval + ss->staticEval - 2 * Tempo), -1000, 1000);
821         thisThread->mainHistory[~us][from_to((ss-1)->currentMove)] << bonus;
822     }
823
824     // Set up improving flag that is used in various pruning heuristics
825     // We define position as improving if static evaluation of position is better
826     // Than the previous static evaluation at our turn
827     // In case of us being in check at our previous move we look at move prior to it
828     improving =  (ss-2)->staticEval == VALUE_NONE
829                ? ss->staticEval > (ss-4)->staticEval || (ss-4)->staticEval == VALUE_NONE
830                : ss->staticEval > (ss-2)->staticEval;
831
832     // Step 7. Futility pruning: child node (~50 Elo)
833     if (   !PvNode
834         &&  depth < 9
835         &&  eval - futility_margin(depth, improving) >= beta
836         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN) // Do not return unproven wins
837         return eval;
838
839     // Step 8. Null move search with verification search (~40 Elo)
840     if (   !PvNode
841         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
842         && (ss-1)->statScore < 22977
843         &&  eval >= beta
844         &&  eval >= ss->staticEval
845         &&  ss->staticEval >= beta - 30 * depth - 28 * improving + 84 * ss->ttPv + 168
846         && !excludedMove
847         &&  pos.non_pawn_material(us)
848         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
849     {
850         assert(eval - beta >= 0);
851
852         // Null move dynamic reduction based on depth and value
853         Depth R = (1015 + 85 * depth) / 256 + std::min(int(eval - beta) / 191, 3);
854
855         ss->currentMove = MOVE_NULL;
856         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
857
858         pos.do_null_move(st);
859
860         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
861
862         pos.undo_null_move();
863
864         if (nullValue >= beta)
865         {
866             // Do not return unproven mate or TB scores
867             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
868                 nullValue = beta;
869
870             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 14))
871                 return nullValue;
872
873             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
874
875             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
876             // for us, until ply exceeds nmpMinPly.
877             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
878             thisThread->nmpColor = us;
879
880             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
881
882             thisThread->nmpMinPly = 0;
883
884             if (v >= beta)
885                 return nullValue;
886         }
887     }
888
889     probCutBeta = beta + 194 - 49 * improving;
890
891     // Step 9. ProbCut (~10 Elo)
892     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
893     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
894     if (   !PvNode
895         &&  depth > 4
896         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
897         // if value from transposition table is lower than probCutBeta, don't attempt probCut
898         // there and in further interactions with transposition table cutoff depth is set to depth - 3
899         // because probCut search has depth set to depth - 4 but we also do a move before it
900         // so effective depth is equal to depth - 3
901         && !(   ss->ttHit
902              && tte->depth() >= depth - 3
903              && ttValue != VALUE_NONE
904              && ttValue < probCutBeta))
905     {
906         // if ttMove is a capture and value from transposition table is good enough produce probCut
907         // cutoff without digging into actual probCut search
908         if (   ss->ttHit
909             && tte->depth() >= depth - 3
910             && ttValue != VALUE_NONE
911             && ttValue >= probCutBeta
912             && ttMove
913             && pos.capture_or_promotion(ttMove))
914             return probCutBeta;
915
916         assert(probCutBeta < VALUE_INFINITE);
917         MovePicker mp(pos, ttMove, probCutBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
918         int probCutCount = 0;
919         bool ttPv = ss->ttPv;
920         ss->ttPv = false;
921
922         while (   (move = mp.next_move()) != MOVE_NONE
923                && probCutCount < 2 + 2 * cutNode)
924             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
925             {
926                 assert(pos.capture_or_promotion(move));
927                 assert(depth >= 5);
928
929                 captureOrPromotion = true;
930                 probCutCount++;
931
932                 ss->currentMove = move;
933                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
934                                                                           [captureOrPromotion]
935                                                                           [pos.moved_piece(move)]
936                                                                           [to_sq(move)];
937
938                 pos.do_move(move, st);
939
940                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
941                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1);
942
943                 // If the qsearch held, perform the regular search
944                 if (value >= probCutBeta)
945                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1, depth - 4, !cutNode);
946
947                 pos.undo_move(move);
948
949                 if (value >= probCutBeta)
950                 {
951                     // if transposition table doesn't have equal or more deep info write probCut data into it
952                     if ( !(ss->ttHit
953                        && tte->depth() >= depth - 3
954                        && ttValue != VALUE_NONE))
955                         tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ttPv,
956                             BOUND_LOWER,
957                             depth - 3, move, ss->staticEval);
958                     return value;
959                 }
960             }
961          ss->ttPv = ttPv;
962     }
963
964     // Step 10. If the position is not in TT, decrease depth by 2
965     if (   PvNode
966         && depth >= 6
967         && !ttMove)
968         depth -= 2;
969
970 moves_loop: // When in check, search starts from here
971
972     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
973                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
974                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
975
976     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
977
978     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
979                                       &thisThread->lowPlyHistory,
980                                       &captureHistory,
981                                       contHist,
982                                       countermove,
983                                       ss->killers,
984                                       ss->ply);
985
986     value = bestValue;
987     singularQuietLMR = moveCountPruning = false;
988     ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
989
990     // Mark this node as being searched
991     ThreadHolding th(thisThread, posKey, ss->ply);
992
993     // Step 11. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
994     // or a beta cutoff occurs.
995     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
996     {
997       assert(is_ok(move));
998
999       if (move == excludedMove)
1000           continue;
1001
1002       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
1003       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
1004       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
1005       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
1006       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
1007                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
1008           continue;
1009
1010       // Check for legality
1011       if (!rootNode && !pos.legal(move))
1012           continue;
1013
1014       ss->moveCount = ++moveCount;
1015
1016       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
1017           sync_cout << "info depth " << depth
1018                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
1019                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
1020       if (PvNode)
1021           (ss+1)->pv = nullptr;
1022
1023       extension = 0;
1024       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1025       movedPiece = pos.moved_piece(move);
1026       givesCheck = pos.gives_check(move);
1027
1028       // Calculate new depth for this move
1029       newDepth = depth - 1;
1030
1031       // Step 12. Pruning at shallow depth (~200 Elo)
1032       if (  !rootNode
1033           && pos.non_pawn_material(us)
1034           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
1035       {
1036           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold
1037           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
1038
1039           // Reduced depth of the next LMR search
1040           int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount), 0);
1041
1042           if (   captureOrPromotion
1043               || givesCheck)
1044           {
1045               // Capture history based pruning when the move doesn't give check
1046               if (   !givesCheck
1047                   && lmrDepth < 1
1048                   && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] < 0)
1049                   continue;
1050
1051               // SEE based pruning
1052               if (!pos.see_ge(move, Value(-218) * depth)) // (~25 Elo)
1053                   continue;
1054           }
1055           else
1056           {
1057               // Countermoves based pruning (~20 Elo)
1058               if (   lmrDepth < 4 + ((ss-1)->statScore > 0 || (ss-1)->moveCount == 1)
1059                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1060                   && (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1061                   continue;
1062
1063               // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
1064               if (   lmrDepth < 7
1065                   && !ss->inCheck
1066                   && ss->staticEval + 254 + 159 * lmrDepth <= alpha
1067                   &&  (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1068                     + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1069                     + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1070                     + (*contHist[5])[movedPiece][to_sq(move)] / 2 < 26394)
1071                   continue;
1072
1073               // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
1074               if (!pos.see_ge(move, Value(-(30 - std::min(lmrDepth, 18)) * lmrDepth * lmrDepth)))
1075                   continue;
1076           }
1077       }
1078
1079       // Step 13. Extensions (~75 Elo)
1080
1081       // Singular extension search (~70 Elo). If all moves but one fail low on a
1082       // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1083       // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1084       // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1085       // result is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove.
1086       if (    depth >= 7
1087           &&  move == ttMove
1088           && !rootNode
1089           && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1090        /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1091           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1092           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1093           &&  tte->depth() >= depth - 3)
1094       {
1095           Value singularBeta = ttValue - ((formerPv + 4) * depth) / 2;
1096           Depth singularDepth = (depth - 1 + 3 * formerPv) / 2;
1097           ss->excludedMove = move;
1098           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1099           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1100
1101           if (value < singularBeta)
1102           {
1103               extension = 1;
1104               singularQuietLMR = !ttCapture;
1105           }
1106
1107           // Multi-cut pruning
1108           // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1109           // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1110           // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1111           // a soft bound.
1112           else if (singularBeta >= beta)
1113               return singularBeta;
1114
1115           // If the eval of ttMove is greater than beta we try also if there is another
1116           // move that pushes it over beta, if so also produce a cutoff.
1117           else if (ttValue >= beta)
1118           {
1119               ss->excludedMove = move;
1120               value = search<NonPV>(pos, ss, beta - 1, beta, (depth + 3) / 2, cutNode);
1121               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1122
1123               if (value >= beta)
1124                   return beta;
1125           }
1126       }
1127
1128       // Check extension (~2 Elo)
1129       else if (    givesCheck
1130                && (pos.is_discovered_check_on_king(~us, move) || pos.see_ge(move)))
1131           extension = 1;
1132
1133       // Last captures extension
1134       else if (   PieceValue[EG][pos.captured_piece()] > PawnValueEg
1135                && pos.non_pawn_material() <= 2 * RookValueMg)
1136           extension = 1;
1137
1138       // Add extension to new depth
1139       newDepth += extension;
1140
1141       // Speculative prefetch as early as possible
1142       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1143
1144       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1145       ss->currentMove = move;
1146       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1147                                                                 [captureOrPromotion]
1148                                                                 [movedPiece]
1149                                                                 [to_sq(move)];
1150
1151       // Step 14. Make the move
1152       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1153
1154       // Step 15. Reduced depth search (LMR, ~200 Elo). If the move fails high it will be
1155       // re-searched at full depth.
1156       if (    depth >= 3
1157           &&  moveCount > 1 + 2 * rootNode
1158           && (  !captureOrPromotion
1159               || moveCountPruning
1160               || ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] <= alpha
1161               || cutNode
1162               || (!PvNode && !formerPv && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.captured_piece())] < 4506)
1163               || thisThread->ttHitAverage < 432 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024))
1164       {
1165           Depth r = reduction(improving, depth, moveCount);
1166
1167           // Decrease reduction if the ttHit running average is large
1168           if (thisThread->ttHitAverage > 537 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024)
1169               r--;
1170
1171           // Increase reduction if other threads are searching this position
1172           if (th.marked())
1173               r++;
1174
1175           // Decrease reduction if position is or has been on the PV (~10 Elo)
1176           if (ss->ttPv)
1177               r -= 2;
1178
1179           // Increase reduction at root and non-PV nodes when the best move does not change frequently
1180           if ((rootNode || !PvNode) && thisThread->rootDepth > 10 && thisThread->bestMoveChanges <= 2)
1181               r++;
1182
1183           // More reductions for late moves if position was not in previous PV
1184           if (moveCountPruning && !formerPv)
1185               r++;
1186
1187           // Decrease reduction if opponent's move count is high (~5 Elo)
1188           if ((ss-1)->moveCount > 13)
1189               r--;
1190
1191           // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~3 Elo)
1192           if (singularQuietLMR)
1193               r--;
1194
1195           if (captureOrPromotion)
1196           {
1197               // Unless giving check, this capture is likely bad
1198               if (   !givesCheck
1199                   && ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] + 210 * depth <= alpha)
1200                   r++;
1201           }
1202           else
1203           {
1204               // Increase reduction if ttMove is a capture (~5 Elo)
1205               if (ttCapture)
1206                   r++;
1207
1208               // Increase reduction at root if failing high
1209               r += rootNode ? thisThread->failedHighCnt * thisThread->failedHighCnt * moveCount / 512 : 0;
1210
1211               // Increase reduction for cut nodes (~10 Elo)
1212               if (cutNode)
1213                   r += 2;
1214
1215               // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
1216               // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
1217               // hence break make_move(). (~2 Elo)
1218               else if (    type_of(move) == NORMAL
1219                        && !pos.see_ge(reverse_move(move)))
1220                   r -= 2 + ss->ttPv - (type_of(movedPiece) == PAWN);
1221
1222               ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1223                              + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1224                              + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1225                              + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1226                              - 5287;
1227
1228               // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score (~10 Elo)
1229               if (ss->statScore >= -105 && (ss-1)->statScore < -103)
1230                   r--;
1231
1232               else if ((ss-1)->statScore >= -122 && ss->statScore < -129)
1233                   r++;
1234
1235               // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1236               // If we are not in check use statScore, if we are in check 
1237               // use sum of main history and first continuation history with an offset
1238               if (ss->inCheck)
1239                   r -= (thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] 
1240                      + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] - 4333) / 16384;
1241               else
1242                   r -= ss->statScore / 14884;
1243           }
1244
1245           Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth);
1246
1247           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1248
1249           doFullDepthSearch = value > alpha && d != newDepth;
1250
1251           didLMR = true;
1252       }
1253       else
1254       {
1255           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1256
1257           didLMR = false;
1258       }
1259
1260       // Step 16. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1261       if (doFullDepthSearch)
1262       {
1263           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1264
1265           // If the move passed LMR update its stats
1266           if (didLMR && !captureOrPromotion)
1267           {
1268               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1269                                         : -stat_bonus(newDepth);
1270
1271               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1272           }
1273       }
1274
1275       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1276       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1277       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1278       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1279       {
1280           (ss+1)->pv = pv;
1281           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1282
1283           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha,
1284                               std::min(maxNextDepth, newDepth), false);
1285       }
1286
1287       // Step 17. Undo move
1288       pos.undo_move(move);
1289
1290       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1291
1292       // Step 18. Check for a new best move
1293       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1294       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1295       // updating best move, PV and TT.
1296       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1297           return VALUE_ZERO;
1298
1299       if (rootNode)
1300       {
1301           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1302                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1303
1304           // PV move or new best move?
1305           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1306           {
1307               rm.score = value;
1308               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1309               rm.pv.resize(1);
1310
1311               assert((ss+1)->pv);
1312
1313               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1314                   rm.pv.push_back(*m);
1315
1316               // We record how often the best move has been changed in each
1317               // iteration. This information is used for time management and LMR
1318               if (moveCount > 1)
1319                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1320           }
1321           else
1322               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1323               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1324               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1325               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1326       }
1327
1328       if (value > bestValue)
1329       {
1330           bestValue = value;
1331
1332           if (value > alpha)
1333           {
1334               bestMove = move;
1335
1336               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1337                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1338
1339               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1340                   alpha = value;
1341               else
1342               {
1343                   assert(value >= beta); // Fail high
1344                   ss->statScore = 0;
1345                   break;
1346               }
1347           }
1348       }
1349
1350       // If the move is worse than some previously searched move, remember it to update its stats later
1351       if (move != bestMove)
1352       {
1353           if (captureOrPromotion && captureCount < 32)
1354               capturesSearched[captureCount++] = move;
1355
1356           else if (!captureOrPromotion && quietCount < 64)
1357               quietsSearched[quietCount++] = move;
1358       }
1359     }
1360
1361     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1362     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1363     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1364     /*
1365        if (Threads.stop)
1366         return VALUE_DRAW;
1367     */
1368
1369     // Step 19. Check for mate and stalemate
1370     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1371     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1372     // return a fail low score.
1373
1374     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1375
1376     if (!moveCount)
1377         bestValue = excludedMove ? alpha
1378                    :     ss->inCheck ? mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1379
1380     // If there is a move which produces search value greater than alpha we update stats of searched moves
1381     else if (bestMove)
1382         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1383                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1384
1385     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1386     else if (   (depth >= 3 || PvNode)
1387              && !priorCapture)
1388         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth));
1389
1390     if (PvNode)
1391         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1392
1393     // If no good move is found and the previous position was ttPv, then the previous
1394     // opponent move is probably good and the new position is added to the search tree.
1395     if (bestValue <= alpha)
1396         ss->ttPv = ss->ttPv || ((ss-1)->ttPv && depth > 3);
1397     // Otherwise, a counter move has been found and if the position is the last leaf
1398     // in the search tree, remove the position from the search tree.
1399     else if (depth > 3)
1400         ss->ttPv = ss->ttPv && (ss+1)->ttPv;
1401
1402     // Write gathered information in transposition table
1403     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1404         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ss->ttPv,
1405                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1406                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1407                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1408
1409     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1410
1411     return bestValue;
1412   }
1413
1414
1415   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1416   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1417   template <NodeType NT>
1418   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1419
1420     constexpr bool PvNode = NT == PV;
1421
1422     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1423     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1424     assert(depth <= 0);
1425
1426     Move pv[MAX_PLY+1];
1427     StateInfo st;
1428     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
1429
1430     TTEntry* tte;
1431     Key posKey;
1432     Move ttMove, move, bestMove;
1433     Depth ttDepth;
1434     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1435     bool pvHit, givesCheck, captureOrPromotion;
1436     int moveCount;
1437
1438     if (PvNode)
1439     {
1440         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1441         (ss+1)->pv = pv;
1442         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1443     }
1444
1445     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1446     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
1447     bestMove = MOVE_NONE;
1448     ss->inCheck = pos.checkers();
1449     moveCount = 0;
1450
1451     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1452     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1453         || ss->ply >= MAX_PLY)
1454         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1455
1456     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1457
1458     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1459     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1460     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1461     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1462                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1463     // Transposition table lookup
1464     posKey = pos.key();
1465     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
1466     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1467     ttMove = ss->ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1468     pvHit = ss->ttHit && tte->is_pv();
1469
1470     if (  !PvNode
1471         && ss->ttHit
1472         && tte->depth() >= ttDepth
1473         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1474         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1475                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
1476         return ttValue;
1477
1478     // Evaluate the position statically
1479     if (ss->inCheck)
1480     {
1481         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1482         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1483     }
1484     else
1485     {
1486         if (ss->ttHit)
1487         {
1488             // Never assume anything about values stored in TT
1489             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1490                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1491
1492             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1493             if (    ttValue != VALUE_NONE
1494                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1495                 bestValue = ttValue;
1496         }
1497         else
1498             // In case of null move search use previous static eval with a different sign
1499             // and addition of two tempos
1500             ss->staticEval = bestValue =
1501             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1502                                              : -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
1503
1504         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1505         if (bestValue >= beta)
1506         {
1507             // Save gathered info in transposition table
1508             if (!ss->ttHit)
1509                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1510                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1511
1512             return bestValue;
1513         }
1514
1515         if (PvNode && bestValue > alpha)
1516             alpha = bestValue;
1517
1518         futilityBase = bestValue + 155;
1519     }
1520
1521     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1522                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1523                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1524
1525     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1526     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1527     // queen and checking knight promotions, and other checks(only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1528     // will be generated.
1529     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1530                                       &thisThread->captureHistory,
1531                                       contHist,
1532                                       to_sq((ss-1)->currentMove));
1533
1534     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1535     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1536     {
1537       assert(is_ok(move));
1538
1539       givesCheck = pos.gives_check(move);
1540       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1541
1542       moveCount++;
1543
1544       // Futility pruning
1545       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1546           && !givesCheck
1547           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1548           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1549       {
1550           assert(type_of(move) != EN_PASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1551
1552           // moveCount pruning
1553           if (moveCount > 2)
1554               continue;
1555
1556           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1557
1558           if (futilityValue <= alpha)
1559           {
1560               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1561               continue;
1562           }
1563
1564           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1565           {
1566               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1567               continue;
1568           }
1569       }
1570
1571       // Do not search moves with negative SEE values
1572       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1573           && !pos.see_ge(move))
1574           continue;
1575
1576       // Speculative prefetch as early as possible
1577       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1578
1579       // Check for legality just before making the move
1580       if (!pos.legal(move))
1581       {
1582           moveCount--;
1583           continue;
1584       }
1585
1586       ss->currentMove = move;
1587       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1588                                                                 [captureOrPromotion]
1589                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1590                                                                 [to_sq(move)];
1591
1592       // CounterMove based pruning
1593       if (  !captureOrPromotion
1594           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1595           && (*contHist[0])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1596           && (*contHist[1])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1597           continue;
1598
1599       // Make and search the move
1600       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1601       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1602       pos.undo_move(move);
1603
1604       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1605
1606       // Check for a new best move
1607       if (value > bestValue)
1608       {
1609           bestValue = value;
1610
1611           if (value > alpha)
1612           {
1613               bestMove = move;
1614
1615               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1616                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1617
1618               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1619                   alpha = value;
1620               else
1621                   break; // Fail high
1622           }
1623        }
1624     }
1625
1626     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1627     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1628     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1629     {
1630         assert(!MoveList<LEGAL>(pos).size());
1631
1632         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1633     }
1634
1635     // Save gathered info in transposition table
1636     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1637               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1638               PvNode && bestValue > oldAlpha  ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1639               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1640
1641     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1642
1643     return bestValue;
1644   }
1645
1646
1647   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1648   // "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1649   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1650
1651   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1652
1653     assert(v != VALUE_NONE);
1654
1655     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1656           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1657   }
1658
1659
1660   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1661   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1662   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root". However,
1663   // for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1664   // and the graph history interaction, we return an optimal TB score instead.
1665
1666   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1667
1668     if (v == VALUE_NONE)
1669         return VALUE_NONE;
1670
1671     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1672     {
1673         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1674             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1675
1676         return v - ply;
1677     }
1678
1679     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1680     {
1681         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1682             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1683
1684         return v + ply;
1685     }
1686
1687     return v;
1688   }
1689
1690
1691   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1692
1693   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1694
1695     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1696         *pv++ = *childPv++;
1697     *pv = MOVE_NONE;
1698   }
1699
1700
1701   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1702
1703   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1704                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1705
1706     int bonus1, bonus2;
1707     Color us = pos.side_to_move();
1708     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1709     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1710     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1711     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1712
1713     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1714     bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1               // larger bonus
1715                                             : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
1716
1717     if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1718     {
1719         // Increase stats for the best move in case it was a quiet move
1720         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2, depth);
1721
1722         // Decrease stats for all non-best quiet moves
1723         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1724         {
1725             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1726             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1727         }
1728     }
1729     else
1730         // Increase stats for the best move in case it was a capture move
1731         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1732
1733     // Extra penalty for a quiet early move that was not a TT move or
1734     // main killer move in previous ply when it gets refuted.
1735     if (   ((ss-1)->moveCount == 1 + (ss-1)->ttHit || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1736         && !pos.captured_piece())
1737             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1738
1739     // Decrease stats for all non-best capture moves
1740     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1741     {
1742         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1743         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1744         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1745     }
1746   }
1747
1748
1749   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1750   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1751
1752   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1753
1754     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1755     {
1756         // Only update first 2 continuation histories if we are in check
1757         if (ss->inCheck && i > 2)
1758             break;
1759         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1760             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1761     }
1762   }
1763
1764
1765   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1766
1767   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth) {
1768
1769     // Update killers
1770     if (ss->killers[0] != move)
1771     {
1772         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1773         ss->killers[0] = move;
1774     }
1775
1776     Color us = pos.side_to_move();
1777     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1778     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1779     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1780
1781     // Penalty for reversed move in case of moved piece not being a pawn
1782     if (type_of(pos.moved_piece(move)) != PAWN)
1783         thisThread->mainHistory[us][from_to(reverse_move(move))] << -bonus;
1784
1785     // Update countermove history
1786     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1787     {
1788         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1789         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1790     }
1791
1792     // Update low ply history
1793     if (depth > 11 && ss->ply < MAX_LPH)
1794         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply][from_to(move)] << stat_bonus(depth - 7);
1795   }
1796
1797   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1798   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1799
1800   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1801
1802     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1803     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1804
1805     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1806     Value topScore = rootMoves[0].score;
1807     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1808     int weakness = 120 - 2 * level;
1809     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1810
1811     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1812     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1813     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1814     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1815     {
1816         // This is our magic formula
1817         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1818                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1819
1820         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1821         {
1822             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1823             best = rootMoves[i].pv[0];
1824         }
1825     }
1826
1827     return best;
1828   }
1829
1830 } // namespace
1831
1832
1833 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1834 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1835
1836 void MainThread::check_time() {
1837
1838   if (--callsCnt > 0)
1839       return;
1840
1841   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1842   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1843
1844   static TimePoint lastInfoTime = now();
1845
1846   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1847   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1848
1849   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1850   {
1851       lastInfoTime = tick;
1852       dbg_print();
1853   }
1854
1855   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1856   if (ponder)
1857       return;
1858
1859   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1860       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1861       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1862       Threads.stop = true;
1863 }
1864
1865
1866 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1867 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1868
1869 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1870
1871   std::stringstream ss;
1872   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1873   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1874   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1875   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1876   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1877   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1878
1879   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1880   {
1881       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1882
1883       if (depth == 1 && !updated && i > 0)
1884           continue;
1885
1886       Depth d = updated ? depth : std::max(1, depth - 1);
1887       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1888
1889       if (v == -VALUE_INFINITE)
1890           v = VALUE_ZERO;
1891
1892       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1893       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1894
1895       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1896           ss << "\n";
1897
1898       ss << "info"
1899          << " depth "    << d
1900          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1901          << " multipv "  << i + 1
1902          << " score "    << UCI::value(v);
1903
1904       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1905           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1906
1907       if (!tb && i == pvIdx)
1908           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1909
1910       ss << " nodes "    << nodesSearched
1911          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1912
1913       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1914           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1915
1916       ss << " tbhits "   << tbHits
1917          << " time "     << elapsed
1918          << " pv";
1919
1920       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1921           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1922   }
1923
1924   return ss.str();
1925 }
1926
1927
1928 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1929 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1930 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1931 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1932
1933 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1934
1935     StateInfo st;
1936     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
1937
1938     bool ttHit;
1939
1940     assert(pv.size() == 1);
1941
1942     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1943         return false;
1944
1945     pos.do_move(pv[0], st);
1946     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1947
1948     if (ttHit)
1949     {
1950         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1951         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1952             pv.push_back(m);
1953     }
1954
1955     pos.undo_move(pv[0]);
1956     return pv.size() > 1;
1957 }
1958
1959 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1960
1961     RootInTB = false;
1962     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1963     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1964     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1965     bool dtz_available = true;
1966
1967     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1968     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1969     if (Cardinality > MaxCardinality)
1970     {
1971         Cardinality = MaxCardinality;
1972         ProbeDepth = 0;
1973     }
1974
1975     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1976     {
1977         // Rank moves using DTZ tables
1978         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1979
1980         if (!RootInTB)
1981         {
1982             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1983             dtz_available = false;
1984             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1985         }
1986     }
1987
1988     if (RootInTB)
1989     {
1990         // Sort moves according to TB rank
1991         std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
1992                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
1993
1994         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
1995         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
1996             Cardinality = 0;
1997     }
1998     else
1999     {
2000         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
2001         for (auto& m : rootMoves)
2002             m.tbRank = 0;
2003     }
2004 }