Small cleanups
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5   Copyright (C) 2015-2020 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
6
7   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
8   it under the terms of the GNU General Public License as published by
9   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
10   (at your option) any later version.
11
12   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
13   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15   GNU General Public License for more details.
16
17   You should have received a copy of the GNU General Public License
18   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19 */
20
21 #include <algorithm>
22 #include <cassert>
23 #include <cmath>
24 #include <cstring>   // For std::memset
25 #include <iostream>
26 #include <sstream>
27
28 #include "evaluate.h"
29 #include "misc.h"
30 #include "movegen.h"
31 #include "movepick.h"
32 #include "position.h"
33 #include "search.h"
34 #include "thread.h"
35 #include "timeman.h"
36 #include "tt.h"
37 #include "uci.h"
38 #include "syzygy/tbprobe.h"
39
40 namespace Search {
41
42   LimitsType Limits;
43 }
44
45 namespace Tablebases {
46
47   int Cardinality;
48   bool RootInTB;
49   bool UseRule50;
50   Depth ProbeDepth;
51 }
52
53 namespace TB = Tablebases;
54
55 using std::string;
56 using Eval::evaluate;
57 using namespace Search;
58
59 namespace {
60
61   // Different node types, used as a template parameter
62   enum NodeType { NonPV, PV };
63
64   constexpr uint64_t TtHitAverageWindow     = 4096;
65   constexpr uint64_t TtHitAverageResolution = 1024;
66
67   // Razor and futility margins
68   constexpr int RazorMargin = 531;
69   Value futility_margin(Depth d, bool improving) {
70     return Value(217 * (d - improving));
71   }
72
73   // Reductions lookup table, initialized at startup
74   int Reductions[MAX_MOVES]; // [depth or moveNumber]
75
76   Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
77     int r = Reductions[d] * Reductions[mn];
78     return (r + 511) / 1024 + (!i && r > 1007);
79   }
80
81   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
82     return (4 + depth * depth) / (2 - improving);
83   }
84
85   // History and stats update bonus, based on depth
86   int stat_bonus(Depth d) {
87     return d > 15 ? -8 : 19 * d * d + 155 * d - 132;
88   }
89
90   // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3fold-blindness
91   Value value_draw(Thread* thisThread) {
92     return VALUE_DRAW + Value(2 * (thisThread->nodes & 1) - 1);
93   }
94
95   // Skill structure is used to implement strength limit
96   struct Skill {
97     explicit Skill(int l) : level(l) {}
98     bool enabled() const { return level < 20; }
99     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + level; }
100     Move pick_best(size_t multiPV);
101
102     int level;
103     Move best = MOVE_NONE;
104   };
105
106   // Breadcrumbs are used to mark nodes as being searched by a given thread
107   struct Breadcrumb {
108     std::atomic<Thread*> thread;
109     std::atomic<Key> key;
110   };
111   std::array<Breadcrumb, 1024> breadcrumbs;
112
113   // ThreadHolding structure keeps track of which thread left breadcrumbs at the given
114   // node for potential reductions. A free node will be marked upon entering the moves
115   // loop by the constructor, and unmarked upon leaving that loop by the destructor.
116   struct ThreadHolding {
117     explicit ThreadHolding(Thread* thisThread, Key posKey, int ply) {
118        location = ply < 8 ? &breadcrumbs[posKey & (breadcrumbs.size() - 1)] : nullptr;
119        otherThread = false;
120        owning = false;
121        if (location)
122        {
123           // See if another already marked this location, if not, mark it ourselves
124           Thread* tmp = (*location).thread.load(std::memory_order_relaxed);
125           if (tmp == nullptr)
126           {
127               (*location).thread.store(thisThread, std::memory_order_relaxed);
128               (*location).key.store(posKey, std::memory_order_relaxed);
129               owning = true;
130           }
131           else if (   tmp != thisThread
132                    && (*location).key.load(std::memory_order_relaxed) == posKey)
133               otherThread = true;
134        }
135     }
136
137     ~ThreadHolding() {
138        if (owning) // Free the marked location
139            (*location).thread.store(nullptr, std::memory_order_relaxed);
140     }
141
142     bool marked() { return otherThread; }
143
144     private:
145     Breadcrumb* location;
146     bool otherThread, owning;
147   };
148
149   template <NodeType NT>
150   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
151
152   template <NodeType NT>
153   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
154
155   Value value_to_tt(Value v, int ply);
156   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c);
157   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
158   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
159   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth);
160   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
161                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth);
162
163   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
164   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
165   template<bool Root>
166   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
167
168     StateInfo st;
169     uint64_t cnt, nodes = 0;
170     const bool leaf = (depth == 2);
171
172     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
173     {
174         if (Root && depth <= 1)
175             cnt = 1, nodes++;
176         else
177         {
178             pos.do_move(m, st);
179             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - 1);
180             nodes += cnt;
181             pos.undo_move(m);
182         }
183         if (Root)
184             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
185     }
186     return nodes;
187   }
188
189 } // namespace
190
191
192 /// Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
193
194 void Search::init() {
195
196   for (int i = 1; i < MAX_MOVES; ++i)
197       Reductions[i] = int((24.8 + std::log(Threads.size())) * std::log(i));
198 }
199
200
201 /// Search::clear() resets search state to its initial value
202
203 void Search::clear() {
204
205   Threads.main()->wait_for_search_finished();
206
207   Time.availableNodes = 0;
208   TT.clear();
209   Threads.clear();
210   Tablebases::init(Options["SyzygyPath"]); // Free mapped files
211 }
212
213
214 /// MainThread::search() is started when the program receives the UCI 'go'
215 /// command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
216
217 void MainThread::search() {
218
219   if (Limits.perft)
220   {
221       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft);
222       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
223       return;
224   }
225
226   Color us = rootPos.side_to_move();
227   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
228   TT.new_search();
229
230   if (rootMoves.empty())
231   {
232       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
233       sync_cout << "info depth 0 score "
234                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
235                 << sync_endl;
236   }
237   else
238   {
239       for (Thread* th : Threads)
240       {
241           th->bestMoveChanges = 0;
242           if (th != this)
243               th->start_searching();
244       }
245
246       Thread::search(); // Let's start searching!
247   }
248
249   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
250   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
251   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
252   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
253   // until the GUI sends one of those commands.
254
255   while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
256   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
257
258   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
259   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
260   Threads.stop = true;
261
262   // Wait until all threads have finished
263   for (Thread* th : Threads)
264       if (th != this)
265           th->wait_for_search_finished();
266
267   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
268   // the available ones before exiting.
269   if (Limits.npmsec)
270       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
271
272   Thread* bestThread = this;
273
274   // Check if there are threads with a better score than main thread
275   if (    Options["MultiPV"] == 1
276       && !Limits.depth
277       && !(Skill(Options["Skill Level"]).enabled() || Options["UCI_LimitStrength"])
278       &&  rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
279   {
280       std::map<Move, int64_t> votes;
281       Value minScore = this->rootMoves[0].score;
282
283       // Find minimum score
284       for (Thread* th: Threads)
285           minScore = std::min(minScore, th->rootMoves[0].score);
286
287       // Vote according to score and depth, and select the best thread
288       for (Thread* th : Threads)
289       {
290           votes[th->rootMoves[0].pv[0]] +=
291               (th->rootMoves[0].score - minScore + 14) * int(th->completedDepth);
292
293           if (abs(bestThread->rootMoves[0].score) >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
294           {
295               // Make sure we pick the shortest mate / TB conversion or stave off mate the longest
296               if (th->rootMoves[0].score > bestThread->rootMoves[0].score)
297                   bestThread = th;
298           }
299           else if (   th->rootMoves[0].score >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
300                    || (   th->rootMoves[0].score > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
301                        && votes[th->rootMoves[0].pv[0]] > votes[bestThread->rootMoves[0].pv[0]]))
302               bestThread = th;
303       }
304   }
305
306   bestPreviousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
307
308   // Send again PV info if we have a new best thread
309   if (bestThread != this)
310       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE) << sync_endl;
311
312   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
313
314   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
315       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
316
317   std::cout << sync_endl;
318 }
319
320
321 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
322 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
323 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
324
325 void Thread::search() {
326
327   // To allow access to (ss-7) up to (ss+2), the stack must be oversized.
328   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
329   // which accesses its argument at ss-6, also near the root.
330   // The latter is needed for statScores and killer initialization.
331   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
332   Move  pv[MAX_PLY+1];
333   Value bestValue, alpha, beta, delta;
334   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
335   Depth lastBestMoveDepth = 0;
336   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
337   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
338   Color us = rootPos.side_to_move();
339   int iterIdx = 0;
340
341   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
342   for (int i = 7; i > 0; i--)
343       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
344
345   ss->pv = pv;
346
347   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
348   beta = VALUE_INFINITE;
349
350   if (mainThread)
351   {
352       if (mainThread->bestPreviousScore == VALUE_INFINITE)
353           for (int i=0; i<4; ++i)
354               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
355       else
356           for (int i=0; i<4; ++i)
357               mainThread->iterValue[i] = mainThread->bestPreviousScore;
358   }
359
360   size_t multiPV = Options["MultiPV"];
361
362   // Pick integer skill levels, but non-deterministically round up or down
363   // such that the average integer skill corresponds to the input floating point one.
364   // UCI_Elo is converted to a suitable fractional skill level, using anchoring
365   // to CCRL Elo (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo
366   // for match (TC 60+0.6) results spanning a wide range of k values.
367   PRNG rng(now());
368   double floatLevel = Options["UCI_LimitStrength"] ?
369                       Utility::clamp(std::pow((Options["UCI_Elo"] - 1346.6) / 143.4, 1 / 0.806), 0.0, 20.0) :
370                         double(Options["Skill Level"]);
371   int intLevel = int(floatLevel) +
372                  ((floatLevel - int(floatLevel)) * 1024 > rng.rand<unsigned>() % 1024  ? 1 : 0);
373   Skill skill(intLevel);
374
375   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
376   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
377   if (skill.enabled())
378       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
379
380   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
381   ttHitAverage = TtHitAverageWindow * TtHitAverageResolution / 2;
382
383   int ct = int(Options["Contempt"]) * PawnValueEg / 100; // From centipawns
384
385   // In analysis mode, adjust contempt in accordance with user preference
386   if (Limits.infinite || Options["UCI_AnalyseMode"])
387       ct =  Options["Analysis Contempt"] == "Off"  ? 0
388           : Options["Analysis Contempt"] == "Both" ? ct
389           : Options["Analysis Contempt"] == "White" && us == BLACK ? -ct
390           : Options["Analysis Contempt"] == "Black" && us == WHITE ? -ct
391           : ct;
392
393   // Evaluation score is from the white point of view
394   contempt = (us == WHITE ?  make_score(ct, ct / 2)
395                           : -make_score(ct, ct / 2));
396
397   int searchAgainCounter = 0;
398
399   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
400   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
401          && !Threads.stop
402          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth > Limits.depth))
403   {
404       // Age out PV variability metric
405       if (mainThread)
406           totBestMoveChanges /= 2;
407
408       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
409       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
410       for (RootMove& rm : rootMoves)
411           rm.previousScore = rm.score;
412
413       size_t pvFirst = 0;
414       pvLast = 0;
415
416       if (!Threads.increaseDepth)
417          searchAgainCounter++;
418
419       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
420       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
421       {
422           if (pvIdx == pvLast)
423           {
424               pvFirst = pvLast;
425               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
426                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
427                       break;
428           }
429
430           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
431           selDepth = 0;
432
433           // Reset aspiration window starting size
434           if (rootDepth >= 4)
435           {
436               Value prev = rootMoves[pvIdx].previousScore;
437               delta = Value(21);
438               alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
439               beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
440
441               // Adjust contempt based on root move's previousScore (dynamic contempt)
442               int dct = ct + (102 - ct / 2) * prev / (abs(prev) + 157);
443
444               contempt = (us == WHITE ?  make_score(dct, dct / 2)
445                                       : -make_score(dct, dct / 2));
446           }
447
448           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
449           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
450           // high/low anymore.
451           int failedHighCnt = 0;
452           while (true)
453           {
454               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - searchAgainCounter);
455               bestValue = ::search<PV>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
456
457               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
458               // is done with a stable algorithm because all the values but the
459               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
460               // and we want to keep the same order for all the moves except the
461               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
462               // search the already searched PV lines are preserved.
463               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
464
465               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
466               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
467               // the previous iteration.
468               if (Threads.stop)
469                   break;
470
471               // When failing high/low give some update (without cluttering
472               // the UI) before a re-search.
473               if (   mainThread
474                   && multiPV == 1
475                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
476                   && Time.elapsed() > 3000)
477                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
478
479               // In case of failing low/high increase aspiration window and
480               // re-search, otherwise exit the loop.
481               if (bestValue <= alpha)
482               {
483                   beta = (alpha + beta) / 2;
484                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
485
486                   failedHighCnt = 0;
487                   if (mainThread)
488                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
489               }
490               else if (bestValue >= beta)
491               {
492                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
493                   ++failedHighCnt;
494               }
495               else
496               {
497                   ++rootMoves[pvIdx].bestMoveCount;
498                   break;
499               }
500
501               delta += delta / 4 + 5;
502
503               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
504           }
505
506           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
507           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
508
509           if (    mainThread
510               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
511               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
512       }
513
514       if (!Threads.stop)
515           completedDepth = rootDepth;
516
517       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
518          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
519          lastBestMoveDepth = rootDepth;
520       }
521
522       // Have we found a "mate in x"?
523       if (   Limits.mate
524           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
525           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
526           Threads.stop = true;
527
528       if (!mainThread)
529           continue;
530
531       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
532       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
533           skill.pick_best(multiPV);
534
535       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
536       if (    Limits.use_time_management()
537           && !Threads.stop
538           && !mainThread->stopOnPonderhit)
539       {
540           double fallingEval = (332 +  6 * (mainThread->bestPreviousScore - bestValue)
541                                     +  6 * (mainThread->iterValue[iterIdx]  - bestValue)) / 704.0;
542           fallingEval = Utility::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
543
544           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
545           timeReduction = lastBestMoveDepth + 9 < completedDepth ? 1.94 : 0.91;
546           double reduction = (1.41 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.27 * timeReduction);
547
548           // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
549           for (Thread* th : Threads)
550           {
551               totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
552               th->bestMoveChanges = 0;
553           }
554           double bestMoveInstability = 1 + totBestMoveChanges / Threads.size();
555
556           // Stop the search if we have only one legal move, or if available time elapsed
557           if (   rootMoves.size() == 1
558               || Time.elapsed() > Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability)
559           {
560               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
561               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
562               if (mainThread->ponder)
563                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
564               else
565                   Threads.stop = true;
566           }
567           else if (   Threads.increaseDepth
568                    && !mainThread->ponder
569                    && Time.elapsed() > Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability * 0.6)
570                    Threads.increaseDepth = false;
571           else
572                    Threads.increaseDepth = true;
573       }
574
575       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
576       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
577   }
578
579   if (!mainThread)
580       return;
581
582   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
583
584   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
585   if (skill.enabled())
586       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
587                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
588 }
589
590
591 namespace {
592
593   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
594
595   template <NodeType NT>
596   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
597
598     constexpr bool PvNode = NT == PV;
599     const bool rootNode = PvNode && ss->ply == 0;
600
601     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
602     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
603     if (   pos.rule50_count() >= 3
604         && alpha < VALUE_DRAW
605         && !rootNode
606         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
607     {
608         alpha = value_draw(pos.this_thread());
609         if (alpha >= beta)
610             return alpha;
611     }
612
613     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
614     if (depth <= 0)
615         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
616
617     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
618     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
619     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
620     assert(!(PvNode && cutNode));
621
622     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
623     StateInfo st;
624     TTEntry* tte;
625     Key posKey;
626     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
627     Depth extension, newDepth;
628     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue;
629     bool ttHit, ttPv, formerPv, givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
630     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning, ttCapture, singularLMR;
631     Piece movedPiece;
632     int moveCount, captureCount, quietCount;
633
634     // Step 1. Initialize node
635     Thread* thisThread = pos.this_thread();
636     ss->inCheck = pos.checkers();
637     priorCapture = pos.captured_piece();
638     Color us = pos.side_to_move();
639     moveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
640     bestValue = -VALUE_INFINITE;
641     maxValue = VALUE_INFINITE;
642
643     // Check for the available remaining time
644     if (thisThread == Threads.main())
645         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
646
647     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
648     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
649         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
650
651     if (!rootNode)
652     {
653         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
654         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
655             || pos.is_draw(ss->ply)
656             || ss->ply >= MAX_PLY)
657             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
658                                                     : value_draw(pos.this_thread());
659
660         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
661         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
662         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
663         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
664         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
665         // mate. In this case return a fail-high score.
666         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
667         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
668         if (alpha >= beta)
669             return alpha;
670     }
671
672     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
673
674     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
675     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
676     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
677     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
678
679     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
680     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
681     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
682     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
683     // LMR which are based on the statScore of parent position.
684     if (rootNode)
685         (ss+4)->statScore = 0;
686     else
687         (ss+2)->statScore = 0;
688
689     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
690     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
691     // position key in case of an excluded move.
692     excludedMove = ss->excludedMove;
693     posKey = pos.key() ^ Key(excludedMove << 16); // Isn't a very good hash
694     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
695     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
696     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
697             : ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
698     ttPv = PvNode || (ttHit && tte->is_pv());
699     formerPv = ttPv && !PvNode;
700
701     if (ttPv && depth > 12 && ss->ply - 1 < MAX_LPH && !pos.captured_piece() && is_ok((ss-1)->currentMove))
702         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply - 1][from_to((ss-1)->currentMove)] << stat_bonus(depth - 5);
703
704     // thisThread->ttHitAverage can be used to approximate the running average of ttHit
705     thisThread->ttHitAverage =   (TtHitAverageWindow - 1) * thisThread->ttHitAverage / TtHitAverageWindow
706                                 + TtHitAverageResolution * ttHit;
707
708     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
709     if (  !PvNode
710         && ttHit
711         && tte->depth() >= depth
712         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
713         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
714                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
715     {
716         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
717         if (ttMove)
718         {
719             if (ttValue >= beta)
720             {
721                 if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
722                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth), depth);
723
724                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply
725                 if ((ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
726                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
727             }
728             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
729             else if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
730             {
731                 int penalty = -stat_bonus(depth);
732                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
733                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
734             }
735         }
736
737         if (pos.rule50_count() < 90)
738             return ttValue;
739     }
740
741     // Step 5. Tablebases probe
742     if (!rootNode && TB::Cardinality)
743     {
744         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
745
746         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
747             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
748             &&  pos.rule50_count() == 0
749             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
750         {
751             TB::ProbeState err;
752             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
753
754             // Force check of time on the next occasion
755             if (thisThread == Threads.main())
756                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
757
758             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
759             {
760                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
761
762                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
763
764                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
765                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
766                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
767                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
768
769                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
770                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
771
772                 if (    b == BOUND_EXACT
773                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
774                 {
775                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ttPv, b,
776                               std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
777                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
778
779                     return value;
780                 }
781
782                 if (PvNode)
783                 {
784                     if (b == BOUND_LOWER)
785                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
786                     else
787                         maxValue = value;
788                 }
789             }
790         }
791     }
792
793     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
794
795     // Step 6. Static evaluation of the position
796     if (ss->inCheck)
797     {
798         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
799         improving = false;
800         goto moves_loop;  // Skip early pruning when in check
801     }
802     else if (ttHit)
803     {
804         // Never assume anything about values stored in TT
805         ss->staticEval = eval = tte->eval();
806         if (eval == VALUE_NONE)
807             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
808
809         if (eval == VALUE_DRAW)
810             eval = value_draw(thisThread);
811
812         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
813         if (    ttValue != VALUE_NONE
814             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
815             eval = ttValue;
816     }
817     else
818     {
819         if ((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL)
820         {
821             int bonus = -(ss-1)->statScore / 512;
822
823             ss->staticEval = eval = evaluate(pos) + bonus;
824         }
825         else
826             ss->staticEval = eval = -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
827
828         tte->save(posKey, VALUE_NONE, ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
829     }
830
831     // Step 7. Razoring (~1 Elo)
832     if (   !rootNode // The required rootNode PV handling is not available in qsearch
833         &&  depth == 1
834         &&  eval <= alpha - RazorMargin)
835         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
836
837     improving =  (ss-2)->staticEval == VALUE_NONE ? (ss->staticEval > (ss-4)->staticEval
838               || (ss-4)->staticEval == VALUE_NONE) : ss->staticEval > (ss-2)->staticEval;
839
840     // Step 8. Futility pruning: child node (~50 Elo)
841     if (   !PvNode
842         &&  depth < 6
843         &&  eval - futility_margin(depth, improving) >= beta
844         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN) // Do not return unproven wins
845         return eval;
846
847     // Step 9. Null move search with verification search (~40 Elo)
848     if (   !PvNode
849         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
850         && (ss-1)->statScore < 23397
851         &&  eval >= beta
852         &&  eval >= ss->staticEval
853         &&  ss->staticEval >= beta - 32 * depth - 30 * improving + 120 * ttPv + 292
854         && !excludedMove
855         &&  pos.non_pawn_material(us)
856         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
857     {
858         assert(eval - beta >= 0);
859
860         // Null move dynamic reduction based on depth and value
861         Depth R = (854 + 68 * depth) / 258 + std::min(int(eval - beta) / 192, 3);
862
863         ss->currentMove = MOVE_NULL;
864         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
865
866         pos.do_null_move(st);
867
868         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
869
870         pos.undo_null_move();
871
872         if (nullValue >= beta)
873         {
874             // Do not return unproven mate or TB scores
875             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
876                 nullValue = beta;
877
878             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 13))
879                 return nullValue;
880
881             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
882
883             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
884             // for us, until ply exceeds nmpMinPly.
885             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
886             thisThread->nmpColor = us;
887
888             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
889
890             thisThread->nmpMinPly = 0;
891
892             if (v >= beta)
893                 return nullValue;
894         }
895     }
896
897     // Step 10. ProbCut (~10 Elo)
898     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
899     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
900     if (   !PvNode
901         &&  depth >= 5
902         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
903     {
904         Value raisedBeta = beta + 189 - 45 * improving;
905         assert(raisedBeta < VALUE_INFINITE);
906         MovePicker mp(pos, ttMove, raisedBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
907         int probCutCount = 0;
908
909         while (   (move = mp.next_move()) != MOVE_NONE
910                && probCutCount < 2 + 2 * cutNode
911                && !(   move == ttMove
912                     && tte->depth() >= depth - 4
913                     && ttValue < raisedBeta))
914             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
915             {
916                 assert(pos.capture_or_promotion(move));
917                 assert(depth >= 5);
918
919                 captureOrPromotion = true;
920                 probCutCount++;
921
922                 ss->currentMove = move;
923                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
924                                                                           [captureOrPromotion]
925                                                                           [pos.moved_piece(move)]
926                                                                           [to_sq(move)];
927
928                 pos.do_move(move, st);
929
930                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
931                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -raisedBeta, -raisedBeta+1);
932
933                 // If the qsearch held, perform the regular search
934                 if (value >= raisedBeta)
935                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -raisedBeta, -raisedBeta+1, depth - 4, !cutNode);
936
937                 pos.undo_move(move);
938
939                 if (value >= raisedBeta)
940                     return value;
941             }
942     }
943
944     // Step 11. Internal iterative deepening (~1 Elo)
945     if (depth >= 7 && !ttMove)
946     {
947         search<NT>(pos, ss, alpha, beta, depth - 7, cutNode);
948
949         tte = TT.probe(posKey, ttHit);
950         ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
951         ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
952     }
953
954 moves_loop: // When in check, search starts from here
955
956     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
957                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
958                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
959
960     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
961
962     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
963                                       &thisThread->lowPlyHistory,
964                                       &captureHistory,
965                                       contHist,
966                                       countermove,
967                                       ss->killers,
968                                       depth > 12 ? ss->ply : MAX_PLY);
969
970     value = bestValue;
971     singularLMR = moveCountPruning = false;
972     ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
973
974     // Mark this node as being searched
975     ThreadHolding th(thisThread, posKey, ss->ply);
976
977     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
978     // or a beta cutoff occurs.
979     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
980     {
981       assert(is_ok(move));
982
983       if (move == excludedMove)
984           continue;
985
986       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
987       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
988       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
989       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
990       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
991                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
992           continue;
993
994       ss->moveCount = ++moveCount;
995
996       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
997           sync_cout << "info depth " << depth
998                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
999                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
1000       if (PvNode)
1001           (ss+1)->pv = nullptr;
1002
1003       extension = 0;
1004       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1005       movedPiece = pos.moved_piece(move);
1006       givesCheck = pos.gives_check(move);
1007
1008       // Calculate new depth for this move
1009       newDepth = depth - 1;
1010
1011       // Step 13. Pruning at shallow depth (~200 Elo)
1012       if (  !rootNode
1013           && pos.non_pawn_material(us)
1014           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
1015       {
1016           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold
1017           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
1018
1019           // Reduced depth of the next LMR search
1020           int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount), 0);
1021
1022           if (   !captureOrPromotion
1023               && !givesCheck)
1024           {
1025               // Countermoves based pruning (~20 Elo)
1026               if (   lmrDepth < 4 + ((ss-1)->statScore > 0 || (ss-1)->moveCount == 1)
1027                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1028                   && (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1029                   continue;
1030
1031               // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
1032               if (   lmrDepth < 6
1033                   && !ss->inCheck
1034                   && ss->staticEval + 235 + 172 * lmrDepth <= alpha
1035                   &&  (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1036                     + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1037                     + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)] < 27400)
1038                   continue;
1039
1040               // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
1041               if (!pos.see_ge(move, Value(-(32 - std::min(lmrDepth, 18)) * lmrDepth * lmrDepth)))
1042                   continue;
1043           }
1044           else
1045           {
1046               // Capture history based pruning when the move doesn't give check
1047               if (   !givesCheck
1048                   && lmrDepth < 1
1049                   && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] < 0)
1050                   continue;
1051
1052               // Futility pruning for captures
1053               if (   !givesCheck
1054                   && lmrDepth < 6
1055                   && !ss->inCheck
1056                   && ss->staticEval + 270 + 384 * lmrDepth + PieceValue[MG][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] <= alpha)
1057                   continue;
1058
1059               // See based pruning
1060               if (!pos.see_ge(move, Value(-194) * depth)) // (~25 Elo)
1061                   continue;
1062           }
1063       }
1064
1065       // Step 14. Extensions (~75 Elo)
1066
1067       // Singular extension search (~70 Elo). If all moves but one fail low on a
1068       // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1069       // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1070       // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1071       // result is lower than ttValue minus a margin then we will extend the ttMove.
1072       if (    depth >= 6
1073           &&  move == ttMove
1074           && !rootNode
1075           && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1076        /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1077           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1078           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1079           &&  tte->depth() >= depth - 3
1080           &&  pos.legal(move))
1081       {
1082           Value singularBeta = ttValue - ((formerPv + 4) * depth) / 2;
1083           Depth singularDepth = (depth - 1 + 3 * formerPv) / 2;
1084           ss->excludedMove = move;
1085           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1086           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1087
1088           if (value < singularBeta)
1089           {
1090               extension = 1;
1091               singularLMR = true;
1092           }
1093
1094           // Multi-cut pruning
1095           // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1096           // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1097           // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1098           // a soft bound.
1099           else if (singularBeta >= beta)
1100               return singularBeta;
1101
1102           // If the eval of ttMove is greater than beta we try also if there is an other move that
1103           // pushes it over beta, if so also produce a cutoff
1104           else if (ttValue >= beta)
1105           {
1106               ss->excludedMove = move;
1107               value = search<NonPV>(pos, ss, beta - 1, beta, (depth + 3) / 2, cutNode);
1108               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1109
1110               if (value >= beta)
1111                   return beta;
1112           }
1113       }
1114
1115       // Check extension (~2 Elo)
1116       else if (    givesCheck
1117                && (pos.is_discovery_check_on_king(~us, move) || pos.see_ge(move)))
1118           extension = 1;
1119
1120       // Passed pawn extension
1121       else if (   move == ss->killers[0]
1122                && pos.advanced_pawn_push(move)
1123                && pos.pawn_passed(us, to_sq(move)))
1124           extension = 1;
1125
1126       // Last captures extension
1127       else if (   PieceValue[EG][pos.captured_piece()] > PawnValueEg
1128                && pos.non_pawn_material() <= 2 * RookValueMg)
1129           extension = 1;
1130
1131       // Castling extension
1132       if (type_of(move) == CASTLING)
1133           extension = 1;
1134
1135       // Late irreversible move extension
1136       if (   move == ttMove
1137           && pos.rule50_count() > 80
1138           && (captureOrPromotion || type_of(movedPiece) == PAWN))
1139           extension = 2;
1140
1141       // Add extension to new depth
1142       newDepth += extension;
1143
1144       // Speculative prefetch as early as possible
1145       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1146
1147       // Check for legality just before making the move
1148       if (!rootNode && !pos.legal(move))
1149       {
1150           ss->moveCount = --moveCount;
1151           continue;
1152       }
1153
1154       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1155       ss->currentMove = move;
1156       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1157                                                                 [captureOrPromotion]
1158                                                                 [movedPiece]
1159                                                                 [to_sq(move)];
1160
1161       // Step 15. Make the move
1162       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1163
1164       // Step 16. Reduced depth search (LMR, ~200 Elo). If the move fails high it will be
1165       // re-searched at full depth.
1166       if (    depth >= 3
1167           &&  moveCount > 1 + 2 * rootNode
1168           && (!rootNode || thisThread->best_move_count(move) == 0)
1169           && (  !captureOrPromotion
1170               || moveCountPruning
1171               || ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] <= alpha
1172               || cutNode
1173               || thisThread->ttHitAverage < 375 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024))
1174       {
1175           Depth r = reduction(improving, depth, moveCount);
1176
1177           // Decrease reduction if the ttHit running average is large
1178           if (thisThread->ttHitAverage > 500 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024)
1179               r--;
1180
1181           // Reduction if other threads are searching this position.
1182           if (th.marked())
1183               r++;
1184
1185           // Decrease reduction if position is or has been on the PV (~10 Elo)
1186           if (ttPv)
1187               r -= 2;
1188
1189           if (moveCountPruning && !formerPv)
1190               r++;
1191
1192           // Decrease reduction if opponent's move count is high (~5 Elo)
1193           if ((ss-1)->moveCount > 14)
1194               r--;
1195
1196           // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~3 Elo)
1197           if (singularLMR)
1198               r -= 1 + formerPv;
1199
1200           if (!captureOrPromotion)
1201           {
1202               // Increase reduction if ttMove is a capture (~5 Elo)
1203               if (ttCapture)
1204                   r++;
1205
1206               // Increase reduction for cut nodes (~10 Elo)
1207               if (cutNode)
1208                   r += 2;
1209
1210               // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
1211               // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
1212               // hence break make_move(). (~2 Elo)
1213               else if (    type_of(move) == NORMAL
1214                        && !pos.see_ge(reverse_move(move)))
1215                   r -= 2 + ttPv;
1216
1217               ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1218                              + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1219                              + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1220                              + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1221                              - 4926;
1222
1223               // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score (~10 Elo)
1224               if (ss->statScore >= -102 && (ss-1)->statScore < -114)
1225                   r--;
1226
1227               else if ((ss-1)->statScore >= -116 && ss->statScore < -154)
1228                   r++;
1229
1230               // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1231               r -= ss->statScore / 16434;
1232           }
1233           else
1234           {
1235             // Increase reduction for captures/promotions if late move and at low depth
1236             if (depth < 8 && moveCount > 2)
1237                 r++;
1238
1239             // Unless giving check, this capture is likely bad
1240             if (   !givesCheck
1241                 && ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] + 200 * depth <= alpha)
1242                 r++;
1243           }
1244
1245           Depth d = Utility::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 17. 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 (didLMR && !captureOrPromotion)
1266           {
1267               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1268                                         : -stat_bonus(newDepth);
1269
1270               if (move == ss->killers[0])
1271                   bonus += bonus / 4;
1272
1273               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1274           }
1275       }
1276
1277       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1278       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1279       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1280       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1281       {
1282           (ss+1)->pv = pv;
1283           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1284
1285           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false);
1286       }
1287
1288       // Step 18. Undo move
1289       pos.undo_move(move);
1290
1291       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1292
1293       // Step 19. Check for a new best move
1294       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1295       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1296       // updating best move, PV and TT.
1297       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1298           return VALUE_ZERO;
1299
1300       if (rootNode)
1301       {
1302           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1303                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1304
1305           // PV move or new best move?
1306           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1307           {
1308               rm.score = value;
1309               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1310               rm.pv.resize(1);
1311
1312               assert((ss+1)->pv);
1313
1314               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1315                   rm.pv.push_back(*m);
1316
1317               // We record how often the best move has been changed in each
1318               // iteration. This information is used for time management: When
1319               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1320               if (moveCount > 1)
1321                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1322           }
1323           else
1324               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1325               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1326               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1327               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1328       }
1329
1330       if (value > bestValue)
1331       {
1332           bestValue = value;
1333
1334           if (value > alpha)
1335           {
1336               bestMove = move;
1337
1338               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1339                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1340
1341               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1342                   alpha = value;
1343               else
1344               {
1345                   assert(value >= beta); // Fail high
1346                   ss->statScore = 0;
1347                   break;
1348               }
1349           }
1350       }
1351
1352       if (move != bestMove)
1353       {
1354           if (captureOrPromotion && captureCount < 32)
1355               capturesSearched[captureCount++] = move;
1356
1357           else if (!captureOrPromotion && quietCount < 64)
1358               quietsSearched[quietCount++] = move;
1359       }
1360     }
1361
1362     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1363     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1364     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1365     /*
1366        if (Threads.stop)
1367         return VALUE_DRAW;
1368     */
1369
1370     // Step 20. Check for mate and stalemate
1371     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1372     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1373     // return a fail low score.
1374
1375     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1376
1377     if (!moveCount)
1378         bestValue = excludedMove ? alpha
1379                    :     ss->inCheck ? mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1380
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 (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1394         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ttPv,
1395                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1396                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1397                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1398
1399     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1400
1401     return bestValue;
1402   }
1403
1404
1405   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1406   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1407   template <NodeType NT>
1408   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1409
1410     constexpr bool PvNode = NT == PV;
1411
1412     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1413     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1414     assert(depth <= 0);
1415
1416     Move pv[MAX_PLY+1];
1417     StateInfo st;
1418     TTEntry* tte;
1419     Key posKey;
1420     Move ttMove, move, bestMove;
1421     Depth ttDepth;
1422     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1423     bool ttHit, pvHit, givesCheck, captureOrPromotion;
1424     int moveCount;
1425
1426     if (PvNode)
1427     {
1428         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1429         (ss+1)->pv = pv;
1430         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1431     }
1432
1433     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1434     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
1435     bestMove = MOVE_NONE;
1436     ss->inCheck = pos.checkers();
1437     moveCount = 0;
1438
1439     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1440     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1441         || ss->ply >= MAX_PLY)
1442         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1443
1444     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1445
1446     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1447     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1448     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1449     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1450                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1451     // Transposition table lookup
1452     posKey = pos.key();
1453     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
1454     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1455     ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1456     pvHit = ttHit && tte->is_pv();
1457
1458     if (  !PvNode
1459         && ttHit
1460         && tte->depth() >= ttDepth
1461         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1462         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1463                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
1464         return ttValue;
1465
1466     // Evaluate the position statically
1467     if (ss->inCheck)
1468     {
1469         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1470         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1471     }
1472     else
1473     {
1474         if (ttHit)
1475         {
1476             // Never assume anything about values stored in TT
1477             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1478                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1479
1480             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1481             if (    ttValue != VALUE_NONE
1482                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1483                 bestValue = ttValue;
1484         }
1485         else
1486             ss->staticEval = bestValue =
1487             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1488                                              : -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
1489
1490         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1491         if (bestValue >= beta)
1492         {
1493             if (!ttHit)
1494                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1495                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1496
1497             return bestValue;
1498         }
1499
1500         if (PvNode && bestValue > alpha)
1501             alpha = bestValue;
1502
1503         futilityBase = bestValue + 154;
1504     }
1505
1506     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1507                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1508                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1509
1510     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1511     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1512     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1513     // be generated.
1514     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1515                                       &thisThread->captureHistory,
1516                                       contHist,
1517                                       to_sq((ss-1)->currentMove));
1518
1519     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1520     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1521     {
1522       assert(is_ok(move));
1523
1524       givesCheck = pos.gives_check(move);
1525       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1526
1527       moveCount++;
1528
1529       // Futility pruning
1530       if (   !ss->inCheck
1531           && !givesCheck
1532           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1533           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1534       {
1535           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1536
1537           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1538
1539           if (futilityValue <= alpha)
1540           {
1541               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1542               continue;
1543           }
1544
1545           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1546           {
1547               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1548               continue;
1549           }
1550       }
1551
1552       // Don't search moves with negative SEE values
1553       if (  !ss->inCheck && !pos.see_ge(move))
1554           continue;
1555
1556       // Speculative prefetch as early as possible
1557       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1558
1559       // Check for legality just before making the move
1560       if (!pos.legal(move))
1561       {
1562           moveCount--;
1563           continue;
1564       }
1565
1566       ss->currentMove = move;
1567       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1568                                                                 [captureOrPromotion]
1569                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1570                                                                 [to_sq(move)];
1571
1572       // Make and search the move
1573       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1574       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1575       pos.undo_move(move);
1576
1577       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1578
1579       // Check for a new best move
1580       if (value > bestValue)
1581       {
1582           bestValue = value;
1583
1584           if (value > alpha)
1585           {
1586               bestMove = move;
1587
1588               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1589                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1590
1591               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1592                   alpha = value;
1593               else
1594                   break; // Fail high
1595           }
1596        }
1597     }
1598
1599     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1600     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1601     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1602         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1603
1604     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1605               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1606               PvNode && bestValue > oldAlpha  ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1607               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1608
1609     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1610
1611     return bestValue;
1612   }
1613
1614
1615   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1616   // "plies to mate from the current position". standard scores are unchanged.
1617   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1618
1619   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1620
1621     assert(v != VALUE_NONE);
1622
1623     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1624           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1625   }
1626
1627
1628   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate or TB score
1629   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated
1630   // from current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root".
1631   // However, for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule,
1632   // and the graph history interaction, return an optimal TB score instead.
1633
1634   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1635
1636     if (v == VALUE_NONE)
1637         return VALUE_NONE;
1638
1639     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1640     {
1641         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1642             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1643
1644         return v - ply;
1645     }
1646
1647     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1648     {
1649         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1650             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1651
1652         return v + ply;
1653     }
1654
1655     return v;
1656   }
1657
1658
1659   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1660
1661   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1662
1663     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1664         *pv++ = *childPv++;
1665     *pv = MOVE_NONE;
1666   }
1667
1668
1669   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1670
1671   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1672                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1673
1674     int bonus1, bonus2;
1675     Color us = pos.side_to_move();
1676     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1677     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1678     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1679     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1680
1681     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1682     bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1               // larger bonus
1683                                             : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
1684
1685     if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1686     {
1687         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2, depth);
1688
1689         // Decrease all the non-best quiet moves
1690         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1691         {
1692             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1693             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1694         }
1695     }
1696     else
1697         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1698
1699     // Extra penalty for a quiet TT or main killer move in previous ply when it gets refuted
1700     if (   ((ss-1)->moveCount == 1 || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1701         && !pos.captured_piece())
1702             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1703
1704     // Decrease all the non-best capture moves
1705     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1706     {
1707         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1708         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1709         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1710     }
1711   }
1712
1713
1714   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1715   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1716
1717   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1718
1719     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1720     {
1721         if (ss->inCheck && i > 2)
1722             break;
1723         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1724             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1725     }
1726   }
1727
1728
1729   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1730
1731   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth) {
1732
1733     if (ss->killers[0] != move)
1734     {
1735         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1736         ss->killers[0] = move;
1737     }
1738
1739     Color us = pos.side_to_move();
1740     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1741     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1742     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1743
1744     if (type_of(pos.moved_piece(move)) != PAWN)
1745         thisThread->mainHistory[us][from_to(reverse_move(move))] << -bonus;
1746
1747     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1748     {
1749         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1750         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1751     }
1752
1753     if (depth > 12 && ss->ply < MAX_LPH)
1754         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply][from_to(move)] << stat_bonus(depth - 7);
1755   }
1756
1757   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1758   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1759
1760   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1761
1762     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1763     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1764
1765     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1766     Value topScore = rootMoves[0].score;
1767     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1768     int weakness = 120 - 2 * level;
1769     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1770
1771     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1772     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1773     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1774     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1775     {
1776         // This is our magic formula
1777         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1778                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1779
1780         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1781         {
1782             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1783             best = rootMoves[i].pv[0];
1784         }
1785     }
1786
1787     return best;
1788   }
1789
1790 } // namespace
1791
1792 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1793 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1794
1795 void MainThread::check_time() {
1796
1797   if (--callsCnt > 0)
1798       return;
1799
1800   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1801   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1802
1803   static TimePoint lastInfoTime = now();
1804
1805   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1806   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1807
1808   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1809   {
1810       lastInfoTime = tick;
1811       dbg_print();
1812   }
1813
1814   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1815   if (ponder)
1816       return;
1817
1818   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1819       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1820       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1821       Threads.stop = true;
1822 }
1823
1824
1825 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1826 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1827
1828 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1829
1830   std::stringstream ss;
1831   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1832   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1833   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1834   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1835   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1836   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1837
1838   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1839   {
1840       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1841
1842       if (depth == 1 && !updated)
1843           continue;
1844
1845       Depth d = updated ? depth : depth - 1;
1846       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1847
1848       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1849       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1850
1851       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1852           ss << "\n";
1853
1854       ss << "info"
1855          << " depth "    << d
1856          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1857          << " multipv "  << i + 1
1858          << " score "    << UCI::value(v);
1859
1860       if (!tb && i == pvIdx)
1861           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1862
1863       ss << " nodes "    << nodesSearched
1864          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1865
1866       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1867           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1868
1869       ss << " tbhits "   << tbHits
1870          << " time "     << elapsed
1871          << " pv";
1872
1873       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1874           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1875   }
1876
1877   return ss.str();
1878 }
1879
1880
1881 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1882 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1883 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1884 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1885
1886 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1887
1888     StateInfo st;
1889     bool ttHit;
1890
1891     assert(pv.size() == 1);
1892
1893     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1894         return false;
1895
1896     pos.do_move(pv[0], st);
1897     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1898
1899     if (ttHit)
1900     {
1901         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1902         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1903             pv.push_back(m);
1904     }
1905
1906     pos.undo_move(pv[0]);
1907     return pv.size() > 1;
1908 }
1909
1910 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1911
1912     RootInTB = false;
1913     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1914     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1915     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1916     bool dtz_available = true;
1917
1918     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1919     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1920     if (Cardinality > MaxCardinality)
1921     {
1922         Cardinality = MaxCardinality;
1923         ProbeDepth = 0;
1924     }
1925
1926     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1927     {
1928         // Rank moves using DTZ tables
1929         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1930
1931         if (!RootInTB)
1932         {
1933             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1934             dtz_available = false;
1935             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1936         }
1937     }
1938
1939     if (RootInTB)
1940     {
1941         // Sort moves according to TB rank
1942         std::sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
1943                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
1944
1945         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
1946         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
1947             Cardinality = 0;
1948     }
1949     else
1950     {
1951         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
1952         for (auto& m : rootMoves)
1953             m.tbRank = 0;
1954     }
1955 }