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()) / 2) * 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 out 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 (bestThread->rootMoves[0].score >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
294           {
295               // Make sure we pick the shortest mate
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                    || votes[th->rootMoves[0].pv[0]] > votes[bestThread->rootMoves[0].pv[0]])
301               bestThread = th;
302       }
303   }
304
305   previousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
306
307   // Send again PV info if we have a new best thread
308   if (bestThread != this)
309       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE) << sync_endl;
310
311   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
312
313   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
314       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
315
316   std::cout << sync_endl;
317 }
318
319
320 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
321 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
322 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
323
324 void Thread::search() {
325
326   // To allow access to (ss-7) up to (ss+2), the stack must be oversized.
327   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
328   // which accesses its argument at ss-6, also near the root.
329   // The latter is needed for statScores and killer initialization.
330   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
331   Move  pv[MAX_PLY+1];
332   Value bestValue, alpha, beta, delta;
333   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
334   Depth lastBestMoveDepth = 0;
335   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
336   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
337   Color us = rootPos.side_to_move();
338   int iterIdx = 0;
339
340   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
341   for (int i = 7; i > 0; i--)
342       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
343
344   ss->pv = pv;
345
346   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
347   beta = VALUE_INFINITE;
348
349   if (mainThread)
350   {
351       if (mainThread->previousScore == VALUE_INFINITE)
352           for (int i=0; i<4; ++i)
353               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
354       else
355           for (int i=0; i<4; ++i)
356               mainThread->iterValue[i] = mainThread->previousScore;
357   }
358
359   size_t multiPV = Options["MultiPV"];
360
361   // Pick integer skill levels, but non-deterministically round up or down
362   // such that the average integer skill corresponds to the input floating point one.
363   // UCI_Elo is converted to a suitable fractional skill level, using anchoring
364   // to CCRL Elo (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo
365   // for match (TC 60+0.6) results spanning a wide range of k values.
366   PRNG rng(now());
367   double floatLevel = Options["UCI_LimitStrength"] ?
368                       Utility::clamp(std::pow((Options["UCI_Elo"] - 1346.6) / 143.4, 1 / 0.806), 0.0, 20.0) :
369                         double(Options["Skill Level"]);
370   int intLevel = int(floatLevel) +
371                  ((floatLevel - int(floatLevel)) * 1024 > rng.rand<unsigned>() % 1024  ? 1 : 0);
372   Skill skill(intLevel);
373
374   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
375   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
376   if (skill.enabled())
377       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
378
379   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
380   ttHitAverage = ttHitAverageWindow * ttHitAverageResolution / 2;
381
382   int ct = int(Options["Contempt"]) * PawnValueEg / 100; // From centipawns
383
384   // In analysis mode, adjust contempt in accordance with user preference
385   if (Limits.infinite || Options["UCI_AnalyseMode"])
386       ct =  Options["Analysis Contempt"] == "Off"  ? 0
387           : Options["Analysis Contempt"] == "Both" ? ct
388           : Options["Analysis Contempt"] == "White" && us == BLACK ? -ct
389           : Options["Analysis Contempt"] == "Black" && us == WHITE ? -ct
390           : ct;
391
392   // Evaluation score is from the white point of view
393   contempt = (us == WHITE ?  make_score(ct, ct / 2)
394                           : -make_score(ct, ct / 2));
395
396   int searchAgainCounter = 0;
397
398   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
399   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
400          && !Threads.stop
401          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth > Limits.depth))
402   {
403       // Age out PV variability metric
404       if (mainThread)
405           totBestMoveChanges /= 2;
406
407       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
408       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
409       for (RootMove& rm : rootMoves)
410           rm.previousScore = rm.score;
411
412       size_t pvFirst = 0;
413       pvLast = 0;
414
415       if (!Threads.increaseDepth)
416          searchAgainCounter++;
417
418       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
419       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
420       {
421           if (pvIdx == pvLast)
422           {
423               pvFirst = pvLast;
424               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
425                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
426                       break;
427           }
428
429           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
430           selDepth = 0;
431
432           // Reset aspiration window starting size
433           if (rootDepth >= 4)
434           {
435               Value previousScore = rootMoves[pvIdx].previousScore;
436               delta = Value(21 + abs(previousScore) / 256);
437               alpha = std::max(previousScore - delta,-VALUE_INFINITE);
438               beta  = std::min(previousScore + delta, VALUE_INFINITE);
439
440               // Adjust contempt based on root move's previousScore (dynamic contempt)
441               int dct = ct + (102 - ct / 2) * previousScore / (abs(previousScore) + 157);
442
443               contempt = (us == WHITE ?  make_score(dct, dct / 2)
444                                       : -make_score(dct, dct / 2));
445           }
446
447           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
448           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
449           // high/low anymore.
450           int failedHighCnt = 0;
451           while (true)
452           {
453               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - searchAgainCounter);
454               bestValue = ::search<PV>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
455
456               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
457               // is done with a stable algorithm because all the values but the
458               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
459               // and we want to keep the same order for all the moves except the
460               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
461               // search the already searched PV lines are preserved.
462               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
463
464               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
465               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
466               // the previous iteration.
467               if (Threads.stop)
468                   break;
469
470               // When failing high/low give some update (without cluttering
471               // the UI) before a re-search.
472               if (   mainThread
473                   && multiPV == 1
474                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
475                   && Time.elapsed() > 3000)
476                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
477
478               // In case of failing low/high increase aspiration window and
479               // re-search, otherwise exit the loop.
480               if (bestValue <= alpha)
481               {
482                   beta = (alpha + beta) / 2;
483                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
484
485                   failedHighCnt = 0;
486                   if (mainThread)
487                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
488               }
489               else if (bestValue >= beta)
490               {
491                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
492                   ++failedHighCnt;
493               }
494               else
495               {
496                   ++rootMoves[pvIdx].bestMoveCount;
497                   break;
498               }
499
500               delta += delta / 4 + 5;
501
502               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
503           }
504
505           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
506           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
507
508           if (    mainThread
509               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
510               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
511       }
512
513       if (!Threads.stop)
514           completedDepth = rootDepth;
515
516       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
517          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
518          lastBestMoveDepth = rootDepth;
519       }
520
521       // Have we found a "mate in x"?
522       if (   Limits.mate
523           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
524           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
525           Threads.stop = true;
526
527       if (!mainThread)
528           continue;
529
530       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
531       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
532           skill.pick_best(multiPV);
533
534       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
535       if (    Limits.use_time_management()
536           && !Threads.stop
537           && !mainThread->stopOnPonderhit)
538       {
539           double fallingEval = (332 +  6 * (mainThread->previousScore - bestValue)
540                                     +  6 * (mainThread->iterValue[iterIdx]  - bestValue)) / 704.0;
541           fallingEval = Utility::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
542
543           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
544           timeReduction = lastBestMoveDepth + 9 < completedDepth ? 1.94 : 0.91;
545           double reduction = (1.41 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.27 * timeReduction);
546
547           // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
548           for (Thread* th : Threads)
549           {
550               totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
551               th->bestMoveChanges = 0;
552           }
553           double bestMoveInstability = 1 + totBestMoveChanges / Threads.size();
554
555           // Stop the search if we have only one legal move, or if available time elapsed
556           if (   rootMoves.size() == 1
557               || Time.elapsed() > Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability)
558           {
559               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
560               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
561               if (mainThread->ponder)
562                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
563               else
564                   Threads.stop = true;
565           }
566           else if (   Threads.increaseDepth
567                    && !mainThread->ponder
568                    && Time.elapsed() > Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability * 0.6)
569                    Threads.increaseDepth = false;
570           else
571                    Threads.increaseDepth = true;
572       }
573
574       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
575       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
576   }
577
578   if (!mainThread)
579       return;
580
581   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
582
583   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
584   if (skill.enabled())
585       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
586                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
587 }
588
589
590 namespace {
591
592   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
593
594   template <NodeType NT>
595   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
596
597     constexpr bool PvNode = NT == PV;
598     const bool rootNode = PvNode && ss->ply == 0;
599
600     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
601     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
602     if (   pos.rule50_count() >= 3
603         && alpha < VALUE_DRAW
604         && !rootNode
605         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
606     {
607         alpha = value_draw(pos.this_thread());
608         if (alpha >= beta)
609             return alpha;
610     }
611
612     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
613     if (depth <= 0)
614         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
615
616     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
617     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
618     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
619     assert(!(PvNode && cutNode));
620
621     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
622     StateInfo st;
623     TTEntry* tte;
624     Key posKey;
625     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
626     Depth extension, newDepth;
627     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue;
628     bool ttHit, ttPv, inCheck, givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
629     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning, ttCapture, singularLMR;
630     Piece movedPiece;
631     int moveCount, captureCount, quietCount;
632
633     // Step 1. Initialize node
634     Thread* thisThread = pos.this_thread();
635     inCheck = pos.checkers();
636     priorCapture = pos.captured_piece();
637     Color us = pos.side_to_move();
638     moveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
639     bestValue = -VALUE_INFINITE;
640     maxValue = VALUE_INFINITE;
641
642     // Check for the available remaining time
643     if (thisThread == Threads.main())
644         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
645
646     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
647     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
648         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
649
650     if (!rootNode)
651     {
652         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
653         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
654             || pos.is_draw(ss->ply)
655             || ss->ply >= MAX_PLY)
656             return (ss->ply >= MAX_PLY && !inCheck) ? evaluate(pos)
657                                                     : value_draw(pos.this_thread());
658
659         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
660         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
661         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
662         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
663         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
664         // mate. In this case return a fail-high score.
665         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
666         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
667         if (alpha >= beta)
668             return alpha;
669     }
670
671     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
672
673     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
674     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
675     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
676     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
677
678     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
679     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
680     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
681     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
682     // LMR which are based on the statScore of parent position.
683     if (rootNode)
684         (ss+4)->statScore = 0;
685     else
686         (ss+2)->statScore = 0;
687
688     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
689     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
690     // position key in case of an excluded move.
691     excludedMove = ss->excludedMove;
692     posKey = pos.key() ^ Key(excludedMove << 16); // Isn't a very good hash
693     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
694     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
695     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
696             : ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
697     ttPv = PvNode || (ttHit && tte->is_pv());
698
699     if (ttPv && depth > 12 && ss->ply - 1 < MAX_LPH && !pos.captured_piece() && is_ok((ss-1)->currentMove))
700         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply - 1][from_to((ss-1)->currentMove)] << stat_bonus(depth - 5);
701
702     // thisThread->ttHitAverage can be used to approximate the running average of ttHit
703     thisThread->ttHitAverage =   (ttHitAverageWindow - 1) * thisThread->ttHitAverage / ttHitAverageWindow
704                                 + ttHitAverageResolution * ttHit;
705
706     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
707     if (  !PvNode
708         && ttHit
709         && tte->depth() >= depth
710         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
711         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
712                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
713     {
714         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
715         if (ttMove)
716         {
717             if (ttValue >= beta)
718             {
719                 if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
720                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth), depth);
721
722                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply
723                 if ((ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
724                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
725             }
726             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
727             else if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
728             {
729                 int penalty = -stat_bonus(depth);
730                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
731                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
732             }
733         }
734
735         if (pos.rule50_count() < 90)
736             return ttValue;
737     }
738
739     // Step 5. Tablebases probe
740     if (!rootNode && TB::Cardinality)
741     {
742         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
743
744         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
745             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
746             &&  pos.rule50_count() == 0
747             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
748         {
749             TB::ProbeState err;
750             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
751
752             // Force check of time on the next occasion
753             if (thisThread == Threads.main())
754                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
755
756             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
757             {
758                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
759
760                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
761
762                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
763                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
764                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
765                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
766
767                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
768                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
769
770                 if (    b == BOUND_EXACT
771                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
772                 {
773                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ttPv, b,
774                               std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
775                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
776
777                     return value;
778                 }
779
780                 if (PvNode)
781                 {
782                     if (b == BOUND_LOWER)
783                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
784                     else
785                         maxValue = value;
786                 }
787             }
788         }
789     }
790
791     // Step 6. Static evaluation of the position
792     if (inCheck)
793     {
794         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
795         improving = false;
796         goto moves_loop;  // Skip early pruning when in check
797     }
798     else if (ttHit)
799     {
800         // Never assume anything about values stored in TT
801         ss->staticEval = eval = tte->eval();
802         if (eval == VALUE_NONE)
803             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
804
805         if (eval == VALUE_DRAW)
806             eval = value_draw(thisThread);
807
808         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
809         if (    ttValue != VALUE_NONE
810             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
811             eval = ttValue;
812     }
813     else
814     {
815         if ((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL)
816         {
817             int bonus = -(ss-1)->statScore / 512;
818
819             ss->staticEval = eval = evaluate(pos) + bonus;
820         }
821         else
822             ss->staticEval = eval = -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
823
824         tte->save(posKey, VALUE_NONE, ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
825     }
826
827     // Step 7. Razoring (~1 Elo)
828     if (   !rootNode // The required rootNode PV handling is not available in qsearch
829         &&  depth == 1
830         &&  eval <= alpha - RazorMargin)
831         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
832
833     improving =  (ss-2)->staticEval == VALUE_NONE ? (ss->staticEval > (ss-4)->staticEval
834               || (ss-4)->staticEval == VALUE_NONE) : ss->staticEval > (ss-2)->staticEval;
835
836     // Step 8. Futility pruning: child node (~50 Elo)
837     if (   !PvNode
838         &&  depth < 6
839         &&  eval - futility_margin(depth, improving) >= beta
840         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN) // Do not return unproven wins
841         return eval;
842
843     // Step 9. Null move search with verification search (~40 Elo)
844     if (   !PvNode
845         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
846         && (ss-1)->statScore < 23397
847         &&  eval >= beta
848         &&  eval >= ss->staticEval
849         &&  ss->staticEval >= beta - 32 * depth - 30 * improving + 120 * ttPv + 292
850         && !excludedMove
851         &&  pos.non_pawn_material(us)
852         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
853     {
854         assert(eval - beta >= 0);
855
856         // Null move dynamic reduction based on depth and value
857         Depth R = (854 + 68 * depth) / 258 + std::min(int(eval - beta) / 192, 3);
858
859         ss->currentMove = MOVE_NULL;
860         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
861
862         pos.do_null_move(st);
863
864         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
865
866         pos.undo_null_move();
867
868         if (nullValue >= beta)
869         {
870             // Do not return unproven mate scores
871             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
872                 nullValue = beta;
873
874             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 13))
875                 return nullValue;
876
877             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
878
879             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
880             // for us, until ply exceeds nmpMinPly.
881             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
882             thisThread->nmpColor = us;
883
884             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
885
886             thisThread->nmpMinPly = 0;
887
888             if (v >= beta)
889                 return nullValue;
890         }
891     }
892
893     // Step 10. ProbCut (~10 Elo)
894     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
895     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
896     if (   !PvNode
897         &&  depth >= 5
898         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
899     {
900         Value raisedBeta = std::min(beta + 189 - 45 * improving, VALUE_INFINITE);
901         MovePicker mp(pos, ttMove, raisedBeta - ss->staticEval, &thisThread->captureHistory);
902         int probCutCount = 0;
903
904         while (  (move = mp.next_move()) != MOVE_NONE
905                && probCutCount < 2 + 2 * cutNode)
906             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
907             {
908                 assert(pos.capture_or_promotion(move));
909                 assert(depth >= 5);
910
911                 captureOrPromotion = true;
912                 probCutCount++;
913
914                 ss->currentMove = move;
915                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[inCheck]
916                                                                           [captureOrPromotion]
917                                                                           [pos.moved_piece(move)]
918                                                                           [to_sq(move)];
919
920                 pos.do_move(move, st);
921
922                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
923                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -raisedBeta, -raisedBeta+1);
924
925                 // If the qsearch held, perform the regular search
926                 if (value >= raisedBeta)
927                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -raisedBeta, -raisedBeta+1, depth - 4, !cutNode);
928
929                 pos.undo_move(move);
930
931                 if (value >= raisedBeta)
932                     return value;
933             }
934     }
935
936     // Step 11. Internal iterative deepening (~1 Elo)
937     if (depth >= 7 && !ttMove)
938     {
939         search<NT>(pos, ss, alpha, beta, depth - 7, cutNode);
940
941         tte = TT.probe(posKey, ttHit);
942         ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
943         ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
944     }
945
946 moves_loop: // When in check, search starts from here
947
948     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
949                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
950                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
951
952     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
953
954     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
955                                       &thisThread->lowPlyHistory,
956                                       &thisThread->captureHistory,
957                                       contHist,
958                                       countermove,
959                                       ss->killers,
960                                       depth > 12 ? ss->ply : MAX_PLY);
961
962     value = bestValue;
963     singularLMR = moveCountPruning = false;
964     ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
965
966     // Mark this node as being searched
967     ThreadHolding th(thisThread, posKey, ss->ply);
968
969     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
970     // or a beta cutoff occurs.
971     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
972     {
973       assert(is_ok(move));
974
975       if (move == excludedMove)
976           continue;
977
978       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
979       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
980       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
981       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
982       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
983                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
984           continue;
985
986       ss->moveCount = ++moveCount;
987
988       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
989           sync_cout << "info depth " << depth
990                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
991                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
992       if (PvNode)
993           (ss+1)->pv = nullptr;
994
995       extension = 0;
996       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
997       movedPiece = pos.moved_piece(move);
998       givesCheck = pos.gives_check(move);
999
1000       // Calculate new depth for this move
1001       newDepth = depth - 1;
1002
1003       // Step 13. Pruning at shallow depth (~200 Elo)
1004       if (  !rootNode
1005           && pos.non_pawn_material(us)
1006           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
1007       {
1008           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold
1009           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
1010
1011           if (   !captureOrPromotion
1012               && !givesCheck)
1013           {
1014               // Reduced depth of the next LMR search
1015               int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount), 0);
1016
1017               // Countermoves based pruning (~20 Elo)
1018               if (   lmrDepth < 4 + ((ss-1)->statScore > 0 || (ss-1)->moveCount == 1)
1019                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1020                   && (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1021                   continue;
1022
1023               // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
1024               if (   lmrDepth < 6
1025                   && !inCheck
1026                   && ss->staticEval + 235 + 172 * lmrDepth <= alpha
1027                   &&  (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1028                     + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1029                     + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)] < 27400)
1030                   continue;
1031
1032               // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
1033               if (!pos.see_ge(move, Value(-(32 - std::min(lmrDepth, 18)) * lmrDepth * lmrDepth)))
1034                   continue;
1035           }
1036           else if (!pos.see_ge(move, Value(-194) * depth)) // (~25 Elo)
1037               continue;
1038       }
1039
1040       // Step 14. Extensions (~75 Elo)
1041
1042       // Singular extension search (~70 Elo). If all moves but one fail low on a
1043       // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1044       // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1045       // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1046       // result is lower than ttValue minus a margin then we will extend the ttMove.
1047       if (    depth >= 6
1048           &&  move == ttMove
1049           && !rootNode
1050           && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1051        /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1052           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1053           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1054           &&  tte->depth() >= depth - 3
1055           &&  pos.legal(move))
1056       {
1057           Value singularBeta = ttValue - (((ttPv && !PvNode) + 4) * depth) / 2;
1058           Depth halfDepth = depth / 2;
1059           ss->excludedMove = move;
1060           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, halfDepth, cutNode);
1061           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1062
1063           if (value < singularBeta)
1064           {
1065               extension = 1;
1066               singularLMR = true;
1067           }
1068
1069           // Multi-cut pruning
1070           // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1071           // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1072           // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1073           // a soft bound.
1074           else if (singularBeta >= beta)
1075               return singularBeta;
1076       }
1077
1078       // Check extension (~2 Elo)
1079       else if (    givesCheck
1080                && (pos.is_discovery_check_on_king(~us, move) || pos.see_ge(move)))
1081           extension = 1;
1082
1083       // Passed pawn extension
1084       else if (   move == ss->killers[0]
1085                && pos.advanced_pawn_push(move)
1086                && pos.pawn_passed(us, to_sq(move)))
1087           extension = 1;
1088
1089       // Last captures extension
1090       else if (   PieceValue[EG][pos.captured_piece()] > PawnValueEg
1091                && pos.non_pawn_material() <= 2 * RookValueMg)
1092           extension = 1;
1093
1094       // Castling extension
1095       if (type_of(move) == CASTLING)
1096           extension = 1;
1097
1098       // Add extension to new depth
1099       newDepth += extension;
1100
1101       // Speculative prefetch as early as possible
1102       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1103
1104       // Check for legality just before making the move
1105       if (!rootNode && !pos.legal(move))
1106       {
1107           ss->moveCount = --moveCount;
1108           continue;
1109       }
1110
1111       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1112       ss->currentMove = move;
1113       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[inCheck]
1114                                                                 [captureOrPromotion]
1115                                                                 [movedPiece]
1116                                                                 [to_sq(move)];
1117
1118       // Step 15. Make the move
1119       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1120
1121       // Step 16. Reduced depth search (LMR, ~200 Elo). If the move fails high it will be
1122       // re-searched at full depth.
1123       if (    depth >= 3
1124           &&  moveCount > 1 + 2 * rootNode
1125           && (!rootNode || thisThread->best_move_count(move) == 0)
1126           && (  !captureOrPromotion
1127               || moveCountPruning
1128               || ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] <= alpha
1129               || cutNode
1130               || thisThread->ttHitAverage < 375 * ttHitAverageResolution * ttHitAverageWindow / 1024))
1131       {
1132           Depth r = reduction(improving, depth, moveCount);
1133
1134           // Decrease reduction if the ttHit running average is large
1135           if (thisThread->ttHitAverage > 500 * ttHitAverageResolution * ttHitAverageWindow / 1024)
1136               r--;
1137
1138           // Reduction if other threads are searching this position.
1139           if (th.marked())
1140               r++;
1141
1142           // Decrease reduction if position is or has been on the PV (~10 Elo)
1143           if (ttPv)
1144               r -= 2;
1145
1146           // Decrease reduction if opponent's move count is high (~5 Elo)
1147           if ((ss-1)->moveCount > 14)
1148               r--;
1149
1150           // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~3 Elo)
1151           if (singularLMR)
1152               r -= 2;
1153
1154           if (!captureOrPromotion)
1155           {
1156               // Increase reduction if ttMove is a capture (~5 Elo)
1157               if (ttCapture)
1158                   r++;
1159
1160               // Increase reduction for cut nodes (~10 Elo)
1161               if (cutNode)
1162                   r += 2;
1163
1164               // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
1165               // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
1166               // hence break make_move(). (~2 Elo)
1167               else if (    type_of(move) == NORMAL
1168                        && !pos.see_ge(reverse_move(move)))
1169                   r -= 2 + ttPv;
1170
1171               ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1172                              + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1173                              + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1174                              + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1175                              - 4926;
1176
1177               // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score (~10 Elo)
1178               if (ss->statScore >= -102 && (ss-1)->statScore < -114)
1179                   r--;
1180
1181               else if ((ss-1)->statScore >= -116 && ss->statScore < -154)
1182                   r++;
1183
1184               // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1185               r -= ss->statScore / 16384;
1186           }
1187
1188           // Increase reduction for captures/promotions if late move and at low depth
1189           else if (depth < 8 && moveCount > 2)
1190               r++;
1191
1192           Depth d = Utility::clamp(newDepth - r, 1, newDepth);
1193
1194           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1195
1196           doFullDepthSearch = value > alpha && d != newDepth;
1197
1198           didLMR = true;
1199       }
1200       else
1201       {
1202           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1203
1204           didLMR = false;
1205       }
1206
1207       // Step 17. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1208       if (doFullDepthSearch)
1209       {
1210           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1211
1212           if (didLMR && !captureOrPromotion)
1213           {
1214               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1215                                         : -stat_bonus(newDepth);
1216
1217               if (move == ss->killers[0])
1218                   bonus += bonus / 4;
1219
1220               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1221           }
1222       }
1223
1224       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1225       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1226       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1227       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1228       {
1229           (ss+1)->pv = pv;
1230           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1231
1232           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false);
1233       }
1234
1235       // Step 18. Undo move
1236       pos.undo_move(move);
1237
1238       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1239
1240       // Step 19. Check for a new best move
1241       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1242       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1243       // updating best move, PV and TT.
1244       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1245           return VALUE_ZERO;
1246
1247       if (rootNode)
1248       {
1249           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1250                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1251
1252           // PV move or new best move?
1253           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1254           {
1255               rm.score = value;
1256               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1257               rm.pv.resize(1);
1258
1259               assert((ss+1)->pv);
1260
1261               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1262                   rm.pv.push_back(*m);
1263
1264               // We record how often the best move has been changed in each
1265               // iteration. This information is used for time management: When
1266               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1267               if (moveCount > 1)
1268                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1269           }
1270           else
1271               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1272               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1273               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1274               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1275       }
1276
1277       if (value > bestValue)
1278       {
1279           bestValue = value;
1280
1281           if (value > alpha)
1282           {
1283               bestMove = move;
1284
1285               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1286                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1287
1288               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1289                   alpha = value;
1290               else
1291               {
1292                   assert(value >= beta); // Fail high
1293                   ss->statScore = 0;
1294                   break;
1295               }
1296           }
1297       }
1298
1299       if (move != bestMove)
1300       {
1301           if (captureOrPromotion && captureCount < 32)
1302               capturesSearched[captureCount++] = move;
1303
1304           else if (!captureOrPromotion && quietCount < 64)
1305               quietsSearched[quietCount++] = move;
1306       }
1307     }
1308
1309     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1310     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1311     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1312     /*
1313        if (Threads.stop)
1314         return VALUE_DRAW;
1315     */
1316
1317     // Step 20. Check for mate and stalemate
1318     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1319     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1320     // return a fail low score.
1321
1322     assert(moveCount || !inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1323
1324     if (!moveCount)
1325         bestValue = excludedMove ? alpha
1326                    :     inCheck ? mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1327
1328     else if (bestMove)
1329         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1330                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1331
1332     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1333     else if (   (depth >= 3 || PvNode)
1334              && !priorCapture)
1335         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth));
1336
1337     if (PvNode)
1338         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1339
1340     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1341         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ttPv,
1342                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1343                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1344                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1345
1346     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1347
1348     return bestValue;
1349   }
1350
1351
1352   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1353   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1354   template <NodeType NT>
1355   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1356
1357     constexpr bool PvNode = NT == PV;
1358
1359     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1360     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1361     assert(depth <= 0);
1362
1363     Move pv[MAX_PLY+1];
1364     StateInfo st;
1365     TTEntry* tte;
1366     Key posKey;
1367     Move ttMove, move, bestMove;
1368     Depth ttDepth;
1369     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1370     bool ttHit, pvHit, inCheck, givesCheck, captureOrPromotion, evasionPrunable;
1371     int moveCount;
1372
1373     if (PvNode)
1374     {
1375         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1376         (ss+1)->pv = pv;
1377         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1378     }
1379
1380     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1381     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
1382     bestMove = MOVE_NONE;
1383     inCheck = pos.checkers();
1384     moveCount = 0;
1385
1386     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1387     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1388         || ss->ply >= MAX_PLY)
1389         return (ss->ply >= MAX_PLY && !inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1390
1391     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1392
1393     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1394     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1395     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1396     ttDepth = inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1397                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1398     // Transposition table lookup
1399     posKey = pos.key();
1400     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
1401     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1402     ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1403     pvHit = ttHit && tte->is_pv();
1404
1405     if (  !PvNode
1406         && ttHit
1407         && tte->depth() >= ttDepth
1408         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1409         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1410                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
1411         return ttValue;
1412
1413     // Evaluate the position statically
1414     if (inCheck)
1415     {
1416         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1417         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1418     }
1419     else
1420     {
1421         if (ttHit)
1422         {
1423             // Never assume anything about values stored in TT
1424             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1425                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1426
1427             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1428             if (    ttValue != VALUE_NONE
1429                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1430                 bestValue = ttValue;
1431         }
1432         else
1433             ss->staticEval = bestValue =
1434             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1435                                              : -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
1436
1437         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1438         if (bestValue >= beta)
1439         {
1440             if (!ttHit)
1441                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1442                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1443
1444             return bestValue;
1445         }
1446
1447         if (PvNode && bestValue > alpha)
1448             alpha = bestValue;
1449
1450         futilityBase = bestValue + 154;
1451     }
1452
1453     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1454                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1455                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1456
1457     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1458     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1459     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1460     // be generated.
1461     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1462                                       &thisThread->captureHistory,
1463                                       contHist,
1464                                       to_sq((ss-1)->currentMove));
1465
1466     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1467     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1468     {
1469       assert(is_ok(move));
1470
1471       givesCheck = pos.gives_check(move);
1472       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1473
1474       moveCount++;
1475
1476       // Futility pruning
1477       if (   !inCheck
1478           && !givesCheck
1479           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1480           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1481       {
1482           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1483
1484           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1485
1486           if (futilityValue <= alpha)
1487           {
1488               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1489               continue;
1490           }
1491
1492           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1493           {
1494               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1495               continue;
1496           }
1497       }
1498
1499       // Detect non-capture evasions that are candidates to be pruned
1500       evasionPrunable =    inCheck
1501                        &&  (depth != 0 || moveCount > 2)
1502                        &&  bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1503                        && !pos.capture(move);
1504
1505       // Don't search moves with negative SEE values
1506       if (  (!inCheck || evasionPrunable) && !pos.see_ge(move))
1507           continue;
1508
1509       // Speculative prefetch as early as possible
1510       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1511
1512       // Check for legality just before making the move
1513       if (!pos.legal(move))
1514       {
1515           moveCount--;
1516           continue;
1517       }
1518
1519       ss->currentMove = move;
1520       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[inCheck]
1521                                                                 [captureOrPromotion]
1522                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1523                                                                 [to_sq(move)];
1524
1525       // Make and search the move
1526       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1527       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1528       pos.undo_move(move);
1529
1530       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1531
1532       // Check for a new best move
1533       if (value > bestValue)
1534       {
1535           bestValue = value;
1536
1537           if (value > alpha)
1538           {
1539               bestMove = move;
1540
1541               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1542                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1543
1544               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1545                   alpha = value;
1546               else
1547                   break; // Fail high
1548           }
1549        }
1550     }
1551
1552     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1553     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1554     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1555         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1556
1557     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1558               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1559               PvNode && bestValue > oldAlpha  ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1560               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1561
1562     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1563
1564     return bestValue;
1565   }
1566
1567
1568   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1569   // "plies to mate from the current position". standard scores are unchanged.
1570   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1571
1572   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1573
1574     assert(v != VALUE_NONE);
1575
1576     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1577           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1578   }
1579
1580
1581   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate or TB score
1582   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated
1583   // from current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root".
1584   // However, for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule,
1585   // and the graph history interaction, return an optimal TB score instead.
1586
1587   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1588
1589     if (v == VALUE_NONE)
1590         return VALUE_NONE;
1591
1592     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1593     {
1594         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1595             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1596
1597         return v - ply;
1598     }
1599
1600     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1601     {
1602         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1603             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1604
1605         return v + ply;
1606     }
1607
1608     return v;
1609   }
1610
1611
1612   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1613
1614   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1615
1616     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1617         *pv++ = *childPv++;
1618     *pv = MOVE_NONE;
1619   }
1620
1621
1622   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1623
1624   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1625                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1626
1627     int bonus1, bonus2;
1628     Color us = pos.side_to_move();
1629     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1630     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1631     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1632     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1633
1634     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1635     bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1               // larger bonus
1636                                             : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
1637
1638     if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1639     {
1640         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2, depth);
1641
1642         // Decrease all the non-best quiet moves
1643         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1644         {
1645             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1646             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1647         }
1648     }
1649     else
1650         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1651
1652     // Extra penalty for a quiet TT or main killer move in previous ply when it gets refuted
1653     if (   ((ss-1)->moveCount == 1 || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1654         && !pos.captured_piece())
1655             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1656
1657     // Decrease all the non-best capture moves
1658     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1659     {
1660         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1661         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1662         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1663     }
1664   }
1665
1666
1667   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1668   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1669
1670   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1671
1672     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1673         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1674             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1675   }
1676
1677
1678   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1679
1680   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth) {
1681
1682     if (ss->killers[0] != move)
1683     {
1684         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1685         ss->killers[0] = move;
1686     }
1687
1688     Color us = pos.side_to_move();
1689     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1690     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1691     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1692
1693     if (type_of(pos.moved_piece(move)) != PAWN)
1694         thisThread->mainHistory[us][from_to(reverse_move(move))] << -bonus;
1695
1696     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1697     {
1698         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1699         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1700     }
1701
1702     if (depth > 12 && ss->ply < MAX_LPH)
1703         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply][from_to(move)] << stat_bonus(depth - 7);
1704   }
1705
1706   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1707   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1708
1709   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1710
1711     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1712     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1713
1714     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1715     Value topScore = rootMoves[0].score;
1716     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1717     int weakness = 120 - 2 * level;
1718     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1719
1720     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1721     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1722     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1723     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1724     {
1725         // This is our magic formula
1726         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1727                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1728
1729         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1730         {
1731             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1732             best = rootMoves[i].pv[0];
1733         }
1734     }
1735
1736     return best;
1737   }
1738
1739 } // namespace
1740
1741 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1742 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1743
1744 void MainThread::check_time() {
1745
1746   if (--callsCnt > 0)
1747       return;
1748
1749   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1750   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1751
1752   static TimePoint lastInfoTime = now();
1753
1754   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1755   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1756
1757   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1758   {
1759       lastInfoTime = tick;
1760       dbg_print();
1761   }
1762
1763   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1764   if (ponder)
1765       return;
1766
1767   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1768       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1769       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1770       Threads.stop = true;
1771 }
1772
1773
1774 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1775 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1776
1777 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1778
1779   std::stringstream ss;
1780   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1781   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1782   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1783   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1784   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1785   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1786
1787   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1788   {
1789       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1790
1791       if (depth == 1 && !updated)
1792           continue;
1793
1794       Depth d = updated ? depth : depth - 1;
1795       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1796
1797       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1798       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1799
1800       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1801           ss << "\n";
1802
1803       ss << "info"
1804          << " depth "    << d
1805          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1806          << " multipv "  << i + 1
1807          << " score "    << UCI::value(v);
1808
1809       if (!tb && i == pvIdx)
1810           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1811
1812       ss << " nodes "    << nodesSearched
1813          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1814
1815       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1816           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1817
1818       ss << " tbhits "   << tbHits
1819          << " time "     << elapsed
1820          << " pv";
1821
1822       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1823           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1824   }
1825
1826   return ss.str();
1827 }
1828
1829
1830 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1831 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1832 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1833 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1834
1835 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1836
1837     StateInfo st;
1838     bool ttHit;
1839
1840     assert(pv.size() == 1);
1841
1842     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1843         return false;
1844
1845     pos.do_move(pv[0], st);
1846     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1847
1848     if (ttHit)
1849     {
1850         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1851         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1852             pv.push_back(m);
1853     }
1854
1855     pos.undo_move(pv[0]);
1856     return pv.size() > 1;
1857 }
1858
1859 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1860
1861     RootInTB = false;
1862     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1863     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1864     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1865     bool dtz_available = true;
1866
1867     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1868     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1869     if (Cardinality > MaxCardinality)
1870     {
1871         Cardinality = MaxCardinality;
1872         ProbeDepth = 0;
1873     }
1874
1875     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1876     {
1877         // Rank moves using DTZ tables
1878         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1879
1880         if (!RootInTB)
1881         {
1882             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1883             dtz_available = false;
1884             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1885         }
1886     }
1887
1888     if (RootInTB)
1889     {
1890         // Sort moves according to TB rank
1891         std::sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
1892                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
1893
1894         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
1895         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
1896             Cardinality = 0;
1897     }
1898     else
1899     {
1900         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
1901         for (auto& m : rootMoves)
1902             m.tbRank = 0;
1903     }
1904 }