]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
ad54a7265417d12e4ea7994b4ea3baf34855af43
[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) 2015-2018 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   Value Score;
52 }
53
54 namespace TB = Tablebases;
55
56 using std::string;
57 using Eval::evaluate;
58 using namespace Search;
59
60 namespace {
61
62   // Different node types, used as a template parameter
63   enum NodeType { NonPV, PV };
64
65   // Sizes and phases of the skip-blocks, used for distributing search depths across the threads
66   constexpr int SkipSize[]  = { 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4 };
67   constexpr int SkipPhase[] = { 0, 1, 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 };
68
69   // Razor and futility margins
70   constexpr int RazorMargin[] = {0, 590, 604};
71   Value futility_margin(Depth d, bool improving) {
72     return Value((175 - 50 * improving) * d / ONE_PLY);
73   }
74
75   // Margin for pruning capturing moves: almost linear in depth
76   constexpr int CapturePruneMargin[] = { 0,
77                                          1 * PawnValueEg * 1055 / 1000,
78                                          2 * PawnValueEg * 1042 / 1000,
79                                          3 * PawnValueEg * 963  / 1000,
80                                          4 * PawnValueEg * 1038 / 1000,
81                                          5 * PawnValueEg * 950  / 1000,
82                                          6 * PawnValueEg * 930  / 1000
83                                        };
84
85   // Futility and reductions lookup tables, initialized at startup
86   int FutilityMoveCounts[2][16]; // [improving][depth]
87   int Reductions[2][2][64][64];  // [pv][improving][depth][moveNumber]
88
89   template <bool PvNode> Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
90     return Reductions[PvNode][i][std::min(d / ONE_PLY, 63)][std::min(mn, 63)] * ONE_PLY;
91   }
92
93   // History and stats update bonus, based on depth
94   int stat_bonus(Depth depth) {
95     int d = depth / ONE_PLY;
96     return d > 17 ? 0 : d * d + 2 * d - 2;
97   }
98
99   // Skill structure is used to implement strength limit
100   struct Skill {
101     explicit Skill(int l) : level(l) {}
102     bool enabled() const { return level < 20; }
103     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth / ONE_PLY == 1 + level; }
104     Move pick_best(size_t multiPV);
105
106     int level;
107     Move best = MOVE_NONE;
108   };
109
110   template <NodeType NT>
111   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode, bool skipEarlyPruning);
112
113   template <NodeType NT>
114   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = DEPTH_ZERO);
115
116   Value value_to_tt(Value v, int ply);
117   Value value_from_tt(Value v, int ply);
118   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
119   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
120   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, Move* quiets, int quietsCnt, int bonus);
121   void update_capture_stats(const Position& pos, Move move, Move* captures, int captureCnt, int bonus);
122
123   inline bool gives_check(const Position& pos, Move move) {
124     Color us = pos.side_to_move();
125     return  type_of(move) == NORMAL && !(pos.blockers_for_king(~us) & pos.pieces(us))
126           ? pos.check_squares(type_of(pos.moved_piece(move))) & to_sq(move)
127           : pos.gives_check(move);
128   }
129
130   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
131   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
132   template<bool Root>
133   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
134
135     StateInfo st;
136     uint64_t cnt, nodes = 0;
137     const bool leaf = (depth == 2 * ONE_PLY);
138
139     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
140     {
141         if (Root && depth <= ONE_PLY)
142             cnt = 1, nodes++;
143         else
144         {
145             pos.do_move(m, st);
146             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - ONE_PLY);
147             nodes += cnt;
148             pos.undo_move(m);
149         }
150         if (Root)
151             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
152     }
153     return nodes;
154   }
155
156 } // namespace
157
158
159 /// Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
160
161 void Search::init() {
162
163   for (int imp = 0; imp <= 1; ++imp)
164       for (int d = 1; d < 64; ++d)
165           for (int mc = 1; mc < 64; ++mc)
166           {
167               double r = log(d) * log(mc) / 1.95;
168
169               Reductions[NonPV][imp][d][mc] = int(std::round(r));
170               Reductions[PV][imp][d][mc] = std::max(Reductions[NonPV][imp][d][mc] - 1, 0);
171
172               // Increase reduction for non-PV nodes when eval is not improving
173               if (!imp && r > 1.0)
174                 Reductions[NonPV][imp][d][mc]++;
175           }
176
177   for (int d = 0; d < 16; ++d)
178   {
179       FutilityMoveCounts[0][d] = int(2.4 + 0.74 * pow(d, 1.78));
180       FutilityMoveCounts[1][d] = int(5.0 + 1.00 * pow(d, 2.00));
181   }
182 }
183
184
185 /// Search::clear() resets search state to its initial value
186
187 void Search::clear() {
188
189   Threads.main()->wait_for_search_finished();
190
191   Time.availableNodes = 0;
192   TT.clear();
193   Threads.clear();
194 }
195
196
197 /// MainThread::search() is called by the main thread when the program receives
198 /// the UCI 'go' command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
199
200 void MainThread::search() {
201
202   if (Limits.perft)
203   {
204       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft * ONE_PLY);
205       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
206       return;
207   }
208
209   Color us = rootPos.side_to_move();
210   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
211   TT.new_search();
212
213   if (rootMoves.empty())
214   {
215       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
216       sync_cout << "info depth 0 score "
217                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
218                 << sync_endl;
219   }
220   else
221   {
222       for (Thread* th : Threads)
223           if (th != this)
224               th->start_searching();
225
226       Thread::search(); // Let's start searching!
227   }
228
229   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
230   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
231   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
232   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
233   // until the GUI sends one of those commands (which also raises Threads.stop).
234   Threads.stopOnPonderhit = true;
235
236   while (!Threads.stop && (Threads.ponder || Limits.infinite))
237   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
238
239   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
240   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
241   Threads.stop = true;
242
243   // Wait until all threads have finished
244   for (Thread* th : Threads)
245       if (th != this)
246           th->wait_for_search_finished();
247
248   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
249   // the available ones before exiting.
250   if (Limits.npmsec)
251       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
252
253   // Check if there are threads with a better score than main thread
254   Thread* bestThread = this;
255   if (    Options["MultiPV"] == 1
256       && !Limits.depth
257       && !Skill(Options["Skill Level"]).enabled()
258       &&  rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
259   {
260       for (Thread* th : Threads)
261       {
262           Depth depthDiff = th->completedDepth - bestThread->completedDepth;
263           Value scoreDiff = th->rootMoves[0].score - bestThread->rootMoves[0].score;
264
265           // Select the thread with the best score, always if it is a mate
266           if (    scoreDiff > 0
267               && (depthDiff >= 0 || th->rootMoves[0].score >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY))
268               bestThread = th;
269       }
270   }
271
272   previousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
273
274   // Send again PV info if we have a new best thread
275   if (bestThread != this)
276       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE) << sync_endl;
277
278   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
279
280   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
281       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
282
283   std::cout << sync_endl;
284 }
285
286
287 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
288 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
289 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
290
291 void Thread::search() {
292
293   Stack stack[MAX_PLY+7], *ss = stack+4; // To reference from (ss-4) to (ss+2)
294   Value bestValue, alpha, beta, delta;
295   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
296   Depth lastBestMoveDepth = DEPTH_ZERO;
297   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
298   double timeReduction = 1.0;
299   Color us = rootPos.side_to_move();
300
301   std::memset(ss-4, 0, 7 * sizeof(Stack));
302   for (int i = 4; i > 0; i--)
303      (ss-i)->contHistory = this->contHistory[NO_PIECE][0].get(); // Use as sentinel
304
305   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
306   beta = VALUE_INFINITE;
307
308   if (mainThread)
309       mainThread->bestMoveChanges = 0, mainThread->failedLow = false;
310
311   size_t multiPV = Options["MultiPV"];
312   Skill skill(Options["Skill Level"]);
313
314   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
315   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
316   if (skill.enabled())
317       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
318
319   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
320
321   int ct = Options["Contempt"] * PawnValueEg / 100; // From centipawns
322
323   // In analysis mode, adjust contempt in accordance with user preference
324   if (Limits.infinite || Options["UCI_AnalyseMode"])
325       ct =  Options["Analysis Contempt"] == "Off"  ? 0
326           : Options["Analysis Contempt"] == "Both" ? ct
327           : Options["Analysis Contempt"] == "White" && us == BLACK ? -ct
328           : Options["Analysis Contempt"] == "Black" && us == WHITE ? -ct
329           : ct;
330
331   // In evaluate.cpp the evaluation is from the white point of view
332   contempt = (us == WHITE ?  make_score(ct, ct / 2)
333                           : -make_score(ct, ct / 2));
334
335   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
336   while (   (rootDepth += ONE_PLY) < DEPTH_MAX
337          && !Threads.stop
338          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth / ONE_PLY > Limits.depth))
339   {
340       // Distribute search depths across the helper threads
341       if (idx > 0)
342       {
343           int i = (idx - 1) % 20;
344           if (((rootDepth / ONE_PLY + rootPos.game_ply() + SkipPhase[i]) / SkipSize[i]) % 2)
345               continue;  // Retry with an incremented rootDepth
346       }
347
348       // Age out PV variability metric
349       if (mainThread)
350           mainThread->bestMoveChanges *= 0.517, mainThread->failedLow = false;
351
352       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
353       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
354       for (RootMove& rm : rootMoves)
355           rm.previousScore = rm.score;
356
357       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
358       for (PVIdx = 0; PVIdx < multiPV && !Threads.stop; ++PVIdx)
359       {
360           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
361           selDepth = 0;
362
363           // Reset aspiration window starting size
364           if (rootDepth >= 5 * ONE_PLY)
365           {
366               Value previousScore = rootMoves[PVIdx].previousScore;
367               delta = Value(18);
368               alpha = std::max(previousScore - delta,-VALUE_INFINITE);
369               beta  = std::min(previousScore + delta, VALUE_INFINITE);
370
371               // Adjust contempt based on root move's previousScore (dynamic contempt)
372               int dct = ct + int(std::round(48 * atan(float(previousScore) / 128)));
373
374               contempt = (us == WHITE ?  make_score(dct, dct / 2)
375                                       : -make_score(dct, dct / 2));
376           }
377
378           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
379           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
380           // high/low anymore.
381           while (true)
382           {
383               bestValue = ::search<PV>(rootPos, ss, alpha, beta, rootDepth, false, false);
384
385               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
386               // is done with a stable algorithm because all the values but the
387               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
388               // and we want to keep the same order for all the moves except the
389               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
390               // search the already searched PV lines are preserved.
391               std::stable_sort(rootMoves.begin() + PVIdx, rootMoves.end());
392
393               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
394               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
395               // the previous iteration.
396               if (Threads.stop)
397                   break;
398
399               // When failing high/low give some update (without cluttering
400               // the UI) before a re-search.
401               if (   mainThread
402                   && multiPV == 1
403                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
404                   && Time.elapsed() > 3000)
405                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
406
407               // In case of failing low/high increase aspiration window and
408               // re-search, otherwise exit the loop.
409               if (bestValue <= alpha)
410               {
411                   beta = (alpha + beta) / 2;
412                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
413
414                   if (mainThread)
415                   {
416                       mainThread->failedLow = true;
417                       Threads.stopOnPonderhit = false;
418                   }
419               }
420               else if (bestValue >= beta)
421                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
422               else
423                   break;
424
425               delta += delta / 4 + 5;
426
427               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
428           }
429
430           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
431           std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.begin() + PVIdx + 1);
432
433           if (    mainThread
434               && (Threads.stop || PVIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
435               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
436       }
437
438       if (!Threads.stop)
439           completedDepth = rootDepth;
440
441       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
442          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
443          lastBestMoveDepth = rootDepth;
444       }
445
446       // Have we found a "mate in x"?
447       if (   Limits.mate
448           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
449           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
450           Threads.stop = true;
451
452       if (!mainThread)
453           continue;
454
455       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
456       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
457           skill.pick_best(multiPV);
458
459       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
460       if (    Limits.use_time_management()
461           && !Threads.stop
462           && !Threads.stopOnPonderhit)
463           {
464               const int F[] = { mainThread->failedLow,
465                                 bestValue - mainThread->previousScore };
466
467               int improvingFactor = std::max(246, std::min(832, 306 + 119 * F[0] - 6 * F[1]));
468
469               // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
470               timeReduction = 1.0;
471               for (int i : {3, 4, 5})
472                   if (lastBestMoveDepth * i < completedDepth)
473                      timeReduction *= 1.25;
474
475               // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
476               double bestMoveInstability = 1.0 + mainThread->bestMoveChanges;
477               bestMoveInstability *= std::pow(mainThread->previousTimeReduction, 0.528) / timeReduction;
478
479               // Stop the search if we have only one legal move, or if available time elapsed
480               if (   rootMoves.size() == 1
481                   || Time.elapsed() > Time.optimum() * bestMoveInstability * improvingFactor / 581)
482               {
483                   // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
484                   // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
485                   if (Threads.ponder)
486                       Threads.stopOnPonderhit = true;
487                   else
488                       Threads.stop = true;
489               }
490           }
491   }
492
493   if (!mainThread)
494       return;
495
496   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
497
498   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
499   if (skill.enabled())
500       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
501                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
502 }
503
504
505 namespace {
506
507   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
508
509   template <NodeType NT>
510   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode, bool skipEarlyPruning) {
511
512     // Use quiescence search when needed
513     if (depth < ONE_PLY)
514         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
515
516     constexpr bool PvNode = NT == PV;
517     const bool rootNode = PvNode && ss->ply == 0;
518
519     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
520     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
521     assert(DEPTH_ZERO < depth && depth < DEPTH_MAX);
522     assert(!(PvNode && cutNode));
523     assert(depth / ONE_PLY * ONE_PLY == depth);
524
525     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
526     StateInfo st;
527     TTEntry* tte;
528     Key posKey;
529     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
530     Depth extension, newDepth;
531     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue;
532     bool ttHit, inCheck, givesCheck, improving;
533     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning, skipQuiets, ttCapture, pvExact;
534     Piece movedPiece;
535     int moveCount, captureCount, quietCount;
536
537     // Step 1. Initialize node
538     Thread* thisThread = pos.this_thread();
539     inCheck = pos.checkers();
540     moveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
541     bestValue = -VALUE_INFINITE;
542     maxValue = VALUE_INFINITE;
543
544     // Check for the available remaining time
545     if (thisThread == Threads.main())
546         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
547
548     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
549     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
550         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
551
552     if (!rootNode)
553     {
554         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
555         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
556             || pos.is_draw(ss->ply)
557             || ss->ply >= MAX_PLY)
558             return (ss->ply >= MAX_PLY && !inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
559
560         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
561         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
562         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
563         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
564         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
565         // mate. In this case return a fail-high score.
566         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
567         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
568         if (alpha >= beta)
569             return alpha;
570     }
571
572     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
573
574     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
575     ss->currentMove = (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
576     ss->contHistory = thisThread->contHistory[NO_PIECE][0].get();
577     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
578     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
579
580     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
581     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
582     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
583     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
584     // LMR which are based on the statScore of parent position.
585     (ss+2)->statScore = 0;
586
587     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
588     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
589     // position key in case of an excluded move.
590     excludedMove = ss->excludedMove;
591     posKey = pos.key() ^ Key(excludedMove << 16); // Isn't a very good hash
592     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
593     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
594     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->PVIdx].pv[0]
595             : ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
596
597     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
598     if (  !PvNode
599         && ttHit
600         && tte->depth() >= depth
601         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
602         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
603                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
604     {
605         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
606         if (ttMove)
607         {
608             if (ttValue >= beta)
609             {
610                 if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
611                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, nullptr, 0, stat_bonus(depth));
612
613                 // Extra penalty for a quiet TT move in previous ply when it gets refuted
614                 if ((ss-1)->moveCount == 1 && !pos.captured_piece())
615                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + ONE_PLY));
616             }
617             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
618             else if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
619             {
620                 int penalty = -stat_bonus(depth);
621                 thisThread->mainHistory[pos.side_to_move()][from_to(ttMove)] << penalty;
622                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
623             }
624         }
625         return ttValue;
626     }
627
628     // Step 5. Tablebases probe
629     if (!rootNode && TB::Cardinality)
630     {
631         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
632
633         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
634             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
635             &&  pos.rule50_count() == 0
636             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
637         {
638             TB::ProbeState err;
639             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
640
641             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
642             {
643                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
644
645                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
646
647                 value =  wdl < -drawScore ? -VALUE_MATE + MAX_PLY + ss->ply + 1
648                        : wdl >  drawScore ?  VALUE_MATE - MAX_PLY - ss->ply - 1
649                                           :  VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
650
651                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
652                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
653
654                 if (    b == BOUND_EXACT
655                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
656                 {
657                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), b,
658                               std::min(DEPTH_MAX - ONE_PLY, depth + 6 * ONE_PLY),
659                               MOVE_NONE, VALUE_NONE, TT.generation());
660
661                     return value;
662                 }
663
664                 if (PvNode)
665                 {
666                     if (b == BOUND_LOWER)
667                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
668                     else
669                         maxValue = value;
670                 }
671             }
672         }
673     }
674
675     // Step 6. Evaluate the position statically
676     if (inCheck)
677     {
678         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
679         improving = false;
680         goto moves_loop;
681     }
682     else if (ttHit)
683     {
684         // Never assume anything on values stored in TT
685         if ((ss->staticEval = eval = tte->eval()) == VALUE_NONE)
686             eval = ss->staticEval = evaluate(pos);
687
688         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
689         if (    ttValue != VALUE_NONE
690             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
691             eval = ttValue;
692     }
693     else
694     {
695         ss->staticEval = eval =
696         (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
697                                          : -(ss-1)->staticEval + 2 * Eval::Tempo;
698
699         tte->save(posKey, VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE,
700                   ss->staticEval, TT.generation());
701     }
702
703     improving =   ss->staticEval >= (ss-2)->staticEval
704                ||(ss-2)->staticEval == VALUE_NONE;
705
706     if (skipEarlyPruning || !pos.non_pawn_material(pos.side_to_move()))
707         goto moves_loop;
708
709     // Step 7. Razoring (skipped when in check, ~2 Elo)
710     if (  !PvNode
711         && depth < 3 * ONE_PLY
712         && eval <= alpha - RazorMargin[depth / ONE_PLY])
713     {
714         Value ralpha = alpha - (depth >= 2 * ONE_PLY) * RazorMargin[depth / ONE_PLY];
715         Value v = qsearch<NonPV>(pos, ss, ralpha, ralpha+1);
716         if (depth < 2 * ONE_PLY || v <= ralpha)
717             return v;
718     }
719
720     // Step 8. Futility pruning: child node (skipped when in check, ~30 Elo)
721     if (   !rootNode
722         &&  depth < 7 * ONE_PLY
723         &&  eval - futility_margin(depth, improving) >= beta
724         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN) // Do not return unproven wins
725         return eval;
726
727     // Step 9. Null move search with verification search (~40 Elo)
728     if (   !PvNode
729         &&  eval >= beta
730         &&  ss->staticEval >= beta - 36 * depth / ONE_PLY + 225
731         && (ss->ply >= thisThread->nmp_ply || ss->ply % 2 != thisThread->nmp_odd))
732     {
733         assert(eval - beta >= 0);
734
735         // Null move dynamic reduction based on depth and value
736         Depth R = ((823 + 67 * depth / ONE_PLY) / 256 + std::min((eval - beta) / PawnValueMg, 3)) * ONE_PLY;
737
738         ss->currentMove = MOVE_NULL;
739         ss->contHistory = thisThread->contHistory[NO_PIECE][0].get();
740
741         pos.do_null_move(st);
742
743         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode, true);
744
745         pos.undo_null_move();
746
747         if (nullValue >= beta)
748         {
749             // Do not return unproven mate scores
750             if (nullValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
751                 nullValue = beta;
752
753             if (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && (depth < 12 * ONE_PLY || thisThread->nmp_ply))
754                 return nullValue;
755
756             // Do verification search at high depths. Disable null move pruning
757             // for side to move for the first part of the remaining search tree.
758             thisThread->nmp_ply = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
759             thisThread->nmp_odd = ss->ply % 2;
760
761             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false, true);
762
763             thisThread->nmp_odd = thisThread->nmp_ply = 0;
764
765             if (v >= beta)
766                 return nullValue;
767         }
768     }
769
770     // Step 10. ProbCut (skipped when in check, ~10 Elo)
771     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
772     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
773     if (   !PvNode
774         &&  depth >= 5 * ONE_PLY
775         &&  abs(beta) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY)
776     {
777         assert(is_ok((ss-1)->currentMove));
778
779         Value rbeta = std::min(beta + 216 - 48 * improving, VALUE_INFINITE);
780         MovePicker mp(pos, ttMove, rbeta - ss->staticEval, &thisThread->captureHistory);
781         int probCutCount = 0;
782
783         while (  (move = mp.next_move()) != MOVE_NONE
784                && probCutCount < 3)
785             if (pos.legal(move))
786             {
787                 probCutCount++;
788
789                 ss->currentMove = move;
790                 ss->contHistory = thisThread->contHistory[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)].get();
791
792                 assert(depth >= 5 * ONE_PLY);
793
794                 pos.do_move(move, st);
795
796                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
797                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1);
798
799                 // If the qsearch held perform the regular search
800                 if (value >= rbeta)
801                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -rbeta, -rbeta+1, depth - 4 * ONE_PLY, !cutNode, false);
802
803                 pos.undo_move(move);
804
805                 if (value >= rbeta)
806                     return value;
807             }
808     }
809
810     // Step 11. Internal iterative deepening (skipped when in check, ~2 Elo)
811     if (    depth >= 6 * ONE_PLY
812         && !ttMove
813         && (PvNode || ss->staticEval + 128 >= beta))
814     {
815         Depth d = 3 * depth / 4 - 2 * ONE_PLY;
816         search<NT>(pos, ss, alpha, beta, d, cutNode, true);
817
818         tte = TT.probe(posKey, ttHit);
819         ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
820         ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
821     }
822
823 moves_loop: // When in check, search starts from here
824
825     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->contHistory, (ss-2)->contHistory, nullptr, (ss-4)->contHistory };
826     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
827
828     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory, &thisThread->captureHistory, contHist, countermove, ss->killers);
829     value = bestValue; // Workaround a bogus 'uninitialized' warning under gcc
830
831     skipQuiets = false;
832     ttCapture = false;
833     pvExact = PvNode && ttHit && tte->bound() == BOUND_EXACT;
834
835     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
836     // or a beta cutoff occurs.
837     while ((move = mp.next_move(skipQuiets)) != MOVE_NONE)
838     {
839       assert(is_ok(move));
840
841       if (move == excludedMove)
842           continue;
843
844       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
845       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
846       // mode we also skip PV moves which have been already searched.
847       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->PVIdx,
848                                   thisThread->rootMoves.end(), move))
849           continue;
850
851       ss->moveCount = ++moveCount;
852
853       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
854           sync_cout << "info depth " << depth / ONE_PLY
855                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
856                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->PVIdx << sync_endl;
857       if (PvNode)
858           (ss+1)->pv = nullptr;
859
860       extension = DEPTH_ZERO;
861       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
862       movedPiece = pos.moved_piece(move);
863       givesCheck = gives_check(pos, move);
864
865       moveCountPruning =   depth < 16 * ONE_PLY
866                         && moveCount >= FutilityMoveCounts[improving][depth / ONE_PLY];
867
868       // Step 13. Extensions (~70 Elo)
869
870       // Singular extension search (~60 Elo). If all moves but one fail low on a
871       // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
872       // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
873       // a reduced search on on all the other moves but the ttMove and if the
874       // result is lower than ttValue minus a margin then we will extend the ttMove.
875       if (    depth >= 8 * ONE_PLY
876           &&  move == ttMove
877           && !rootNode
878           && !excludedMove // Recursive singular search is not allowed
879           &&  ttValue != VALUE_NONE
880           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
881           &&  tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY
882           &&  pos.legal(move))
883       {
884           Value rBeta = std::max(ttValue - 2 * depth / ONE_PLY, -VALUE_MATE);
885           ss->excludedMove = move;
886           value = search<NonPV>(pos, ss, rBeta - 1, rBeta, depth / 2, cutNode, true);
887           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
888
889           if (value < rBeta)
890               extension = ONE_PLY;
891       }
892       else if (    givesCheck // Check extension (~2 Elo)
893                && !moveCountPruning
894                &&  pos.see_ge(move))
895           extension = ONE_PLY;
896
897       // Calculate new depth for this move
898       newDepth = depth - ONE_PLY + extension;
899
900       // Step 14. Pruning at shallow depth (~170 Elo)
901       if (  !rootNode
902           && pos.non_pawn_material(pos.side_to_move())
903           && bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY)
904       {
905           if (   !captureOrPromotion
906               && !givesCheck
907               && (!pos.advanced_pawn_push(move) || pos.non_pawn_material() >= Value(5000)))
908           {
909               // Move count based pruning (~30 Elo)
910               if (moveCountPruning)
911               {
912                   skipQuiets = true;
913                   continue;
914               }
915
916               // Reduced depth of the next LMR search
917               int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount), DEPTH_ZERO) / ONE_PLY;
918
919               // Countermoves based pruning (~20 Elo)
920               if (   lmrDepth < 3
921                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
922                   && (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
923                   continue;
924
925               // Futility pruning: parent node (~2 Elo)
926               if (   lmrDepth < 7
927                   && !inCheck
928                   && ss->staticEval + 256 + 200 * lmrDepth <= alpha)
929                   continue;
930
931               // Prune moves with negative SEE (~10 Elo)
932               if (   lmrDepth < 8
933                   && !pos.see_ge(move, Value(-35 * lmrDepth * lmrDepth)))
934                   continue;
935           }
936           else if (    depth < 7 * ONE_PLY // (~20 Elo)
937                    && !extension
938                    && !pos.see_ge(move, -Value(CapturePruneMargin[depth / ONE_PLY])))
939                   continue;
940       }
941
942       // Speculative prefetch as early as possible
943       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
944
945       // Check for legality just before making the move
946       if (!rootNode && !pos.legal(move))
947       {
948           ss->moveCount = --moveCount;
949           continue;
950       }
951
952       if (move == ttMove && captureOrPromotion)
953           ttCapture = true;
954
955       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
956       ss->currentMove = move;
957       ss->contHistory = thisThread->contHistory[movedPiece][to_sq(move)].get();
958
959       // Step 15. Make the move
960       pos.do_move(move, st, givesCheck);
961
962       // Step 16. Reduced depth search (LMR). If the move fails high it will be
963       // re-searched at full depth.
964       if (    depth >= 3 * ONE_PLY
965           &&  moveCount > 1
966           && (!captureOrPromotion || moveCountPruning))
967       {
968           Depth r = reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount);
969
970           if (captureOrPromotion)
971               r -= r ? ONE_PLY : DEPTH_ZERO;
972           else
973           {
974               // Decrease reduction if opponent's move count is high
975               if ((ss-1)->moveCount > 15)
976                   r -= ONE_PLY;
977
978               // Decrease reduction for exact PV nodes
979               if (pvExact)
980                   r -= ONE_PLY;
981
982               // Increase reduction if ttMove is a capture
983               if (ttCapture)
984                   r += ONE_PLY;
985
986               // Increase reduction for cut nodes
987               if (cutNode)
988                   r += 2 * ONE_PLY;
989
990               // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
991               // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
992               // hence break make_move().
993               else if (    type_of(move) == NORMAL
994                        && !pos.see_ge(make_move(to_sq(move), from_sq(move))))
995                   r -= 2 * ONE_PLY;
996
997               ss->statScore =  thisThread->mainHistory[~pos.side_to_move()][from_to(move)]
998                              + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
999                              + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1000                              + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1001                              - 4000;
1002
1003               // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score
1004               if (ss->statScore >= 0 && (ss-1)->statScore < 0)
1005                   r -= ONE_PLY;
1006
1007               else if ((ss-1)->statScore >= 0 && ss->statScore < 0)
1008                   r += ONE_PLY;
1009
1010               // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history
1011               r = std::max(DEPTH_ZERO, (r / ONE_PLY - ss->statScore / 20000) * ONE_PLY);
1012           }
1013
1014           Depth d = std::max(newDepth - r, ONE_PLY);
1015
1016           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true, false);
1017
1018           doFullDepthSearch = (value > alpha && d != newDepth);
1019       }
1020       else
1021           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1022
1023       // Step 17. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1024       if (doFullDepthSearch)
1025           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode, false);
1026
1027       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1028       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1029       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1030       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1031       {
1032           (ss+1)->pv = pv;
1033           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1034
1035           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false, false);
1036       }
1037
1038       // Step 18. Undo move
1039       pos.undo_move(move);
1040
1041       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1042
1043       // Step 19. Check for a new best move
1044       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1045       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1046       // updating best move, PV and TT.
1047       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1048           return VALUE_ZERO;
1049
1050       if (rootNode)
1051       {
1052           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1053                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1054
1055           // PV move or new best move?
1056           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1057           {
1058               rm.score = value;
1059               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1060               rm.pv.resize(1);
1061
1062               assert((ss+1)->pv);
1063
1064               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1065                   rm.pv.push_back(*m);
1066
1067               // We record how often the best move has been changed in each
1068               // iteration. This information is used for time management: When
1069               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1070               if (moveCount > 1 && thisThread == Threads.main())
1071                   ++static_cast<MainThread*>(thisThread)->bestMoveChanges;
1072           }
1073           else
1074               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1075               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1076               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1077               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1078       }
1079
1080       if (value > bestValue)
1081       {
1082           bestValue = value;
1083
1084           if (value > alpha)
1085           {
1086               bestMove = move;
1087
1088               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1089                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1090
1091               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1092                   alpha = value;
1093               else
1094               {
1095                   assert(value >= beta); // Fail high
1096                   ss->statScore = std::max(ss->statScore, 0);
1097                   break;
1098               }
1099           }
1100       }
1101
1102       if (move != bestMove)
1103       {
1104           if (captureOrPromotion && captureCount < 32)
1105               capturesSearched[captureCount++] = move;
1106
1107           else if (!captureOrPromotion && quietCount < 64)
1108               quietsSearched[quietCount++] = move;
1109       }
1110     }
1111
1112     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1113     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1114     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1115     /*
1116        if (Threads.stop)
1117         return VALUE_DRAW;
1118     */
1119
1120     // Step 20. Check for mate and stalemate
1121     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1122     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1123     // return a fail low score.
1124
1125     assert(moveCount || !inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1126
1127     if (!moveCount)
1128         bestValue = excludedMove ? alpha
1129                    :     inCheck ? mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1130     else if (bestMove)
1131     {
1132         // Quiet best move: update move sorting heuristics
1133         if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1134             update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, quietsSearched, quietCount, stat_bonus(depth));
1135         else
1136             update_capture_stats(pos, bestMove, capturesSearched, captureCount, stat_bonus(depth));
1137
1138         // Extra penalty for a quiet TT move in previous ply when it gets refuted
1139         if ((ss-1)->moveCount == 1 && !pos.captured_piece())
1140             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + ONE_PLY));
1141     }
1142     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1143     else if (    depth >= 3 * ONE_PLY
1144              && !pos.captured_piece()
1145              && is_ok((ss-1)->currentMove))
1146         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth));
1147
1148     if (PvNode)
1149         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1150
1151     if (!excludedMove)
1152         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1153                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1154                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1155                   depth, bestMove, ss->staticEval, TT.generation());
1156
1157     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1158
1159     return bestValue;
1160   }
1161
1162
1163   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main
1164   // search function with depth zero, or recursively with depth less than ONE_PLY.
1165   template <NodeType NT>
1166   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1167
1168     constexpr bool PvNode = NT == PV;
1169
1170     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1171     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1172     assert(depth <= DEPTH_ZERO);
1173     assert(depth / ONE_PLY * ONE_PLY == depth);
1174
1175     Move pv[MAX_PLY+1];
1176     StateInfo st;
1177     TTEntry* tte;
1178     Key posKey;
1179     Move ttMove, move, bestMove;
1180     Depth ttDepth;
1181     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1182     bool ttHit, inCheck, givesCheck, evasionPrunable;
1183     int moveCount;
1184
1185     if (PvNode)
1186     {
1187         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1188         (ss+1)->pv = pv;
1189         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1190     }
1191
1192     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
1193     ss->currentMove = bestMove = MOVE_NONE;
1194     inCheck = pos.checkers();
1195     moveCount = 0;
1196
1197     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1198     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1199         || ss->ply >= MAX_PLY)
1200         return (ss->ply >= MAX_PLY && !inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1201
1202     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1203
1204     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1205     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1206     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1207     ttDepth = inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1208                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1209     // Transposition table lookup
1210     posKey = pos.key();
1211     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
1212     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
1213     ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1214
1215     if (  !PvNode
1216         && ttHit
1217         && tte->depth() >= ttDepth
1218         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1219         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() &  BOUND_LOWER)
1220                             : (tte->bound() &  BOUND_UPPER)))
1221         return ttValue;
1222
1223     // Evaluate the position statically
1224     if (inCheck)
1225     {
1226         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1227         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1228     }
1229     else
1230     {
1231         if (ttHit)
1232         {
1233             // Never assume anything on values stored in TT
1234             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1235                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1236
1237             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1238             if (   ttValue != VALUE_NONE
1239                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1240                 bestValue = ttValue;
1241         }
1242         else
1243             ss->staticEval = bestValue =
1244             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1245                                              : -(ss-1)->staticEval + 2 * Eval::Tempo;
1246
1247         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1248         if (bestValue >= beta)
1249         {
1250             if (!ttHit)
1251                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), BOUND_LOWER,
1252                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval, TT.generation());
1253
1254             return bestValue;
1255         }
1256
1257         if (PvNode && bestValue > alpha)
1258             alpha = bestValue;
1259
1260         futilityBase = bestValue + 128;
1261     }
1262
1263     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1264     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1265     // queen promotions and checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS) will
1266     // be generated.
1267     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &pos.this_thread()->mainHistory, &pos.this_thread()->captureHistory, to_sq((ss-1)->currentMove));
1268
1269     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1270     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1271     {
1272       assert(is_ok(move));
1273
1274       givesCheck = gives_check(pos, move);
1275
1276       moveCount++;
1277
1278       // Futility pruning
1279       if (   !inCheck
1280           && !givesCheck
1281           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1282           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1283       {
1284           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1285
1286           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1287
1288           if (futilityValue <= alpha)
1289           {
1290               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1291               continue;
1292           }
1293
1294           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1295           {
1296               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1297               continue;
1298           }
1299       }
1300
1301       // Detect non-capture evasions that are candidates to be pruned
1302       evasionPrunable =    inCheck
1303                        &&  (depth != DEPTH_ZERO || moveCount > 2)
1304                        &&  bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY
1305                        && !pos.capture(move);
1306
1307       // Don't search moves with negative SEE values
1308       if (  (!inCheck || evasionPrunable)
1309           && !pos.see_ge(move))
1310           continue;
1311
1312       // Speculative prefetch as early as possible
1313       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1314
1315       // Check for legality just before making the move
1316       if (!pos.legal(move))
1317       {
1318           moveCount--;
1319           continue;
1320       }
1321
1322       ss->currentMove = move;
1323
1324       // Make and search the move
1325       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1326       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - ONE_PLY);
1327       pos.undo_move(move);
1328
1329       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1330
1331       // Check for a new best move
1332       if (value > bestValue)
1333       {
1334           bestValue = value;
1335
1336           if (value > alpha)
1337           {
1338               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1339                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1340
1341               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1342               {
1343                   alpha = value;
1344                   bestMove = move;
1345               }
1346               else // Fail high
1347               {
1348                   tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), BOUND_LOWER,
1349                             ttDepth, move, ss->staticEval, TT.generation());
1350
1351                   return value;
1352               }
1353           }
1354        }
1355     }
1356
1357     // All legal moves have been searched. A special case: If we're in check
1358     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1359     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1360         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1361
1362     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
1363               PvNode && bestValue > oldAlpha ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1364               ttDepth, bestMove, ss->staticEval, TT.generation());
1365
1366     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1367
1368     return bestValue;
1369   }
1370
1371
1372   // value_to_tt() adjusts a mate score from "plies to mate from the root" to
1373   // "plies to mate from the current position". Non-mate scores are unchanged.
1374   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1375
1376   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1377
1378     assert(v != VALUE_NONE);
1379
1380     return  v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1381           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1382   }
1383
1384
1385   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): It adjusts a mate score
1386   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated
1387   // from current position) to "plies to mate/be mated from the root".
1388
1389   Value value_from_tt(Value v, int ply) {
1390
1391     return  v == VALUE_NONE             ? VALUE_NONE
1392           : v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  ? v - ply
1393           : v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY ? v + ply : v;
1394   }
1395
1396
1397   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1398
1399   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1400
1401     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1402         *pv++ = *childPv++;
1403     *pv = MOVE_NONE;
1404   }
1405
1406
1407   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1408   // by moves at ply -1, -2, and -4 with current move.
1409
1410   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1411
1412     for (int i : {1, 2, 4})
1413         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1414             (*(ss-i)->contHistory)[pc][to] << bonus;
1415   }
1416
1417
1418   // update_capture_stats() updates move sorting heuristics when a new capture best move is found
1419
1420   void update_capture_stats(const Position& pos, Move move,
1421                             Move* captures, int captureCnt, int bonus) {
1422
1423       CapturePieceToHistory& captureHistory =  pos.this_thread()->captureHistory;
1424       Piece moved_piece = pos.moved_piece(move);
1425       PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(move)));
1426       captureHistory[moved_piece][to_sq(move)][captured] << bonus;
1427
1428       // Decrease all the other played capture moves
1429       for (int i = 0; i < captureCnt; ++i)
1430       {
1431           moved_piece = pos.moved_piece(captures[i]);
1432           captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(captures[i])));
1433           captureHistory[moved_piece][to_sq(captures[i])][captured] << -bonus;
1434       }
1435   }
1436
1437
1438   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics when a new quiet best move is found
1439
1440   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move,
1441                           Move* quiets, int quietsCnt, int bonus) {
1442
1443     if (ss->killers[0] != move)
1444     {
1445         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1446         ss->killers[0] = move;
1447     }
1448
1449     Color us = pos.side_to_move();
1450     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1451     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1452     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1453
1454     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1455     {
1456         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1457         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1458     }
1459
1460     // Decrease all the other played quiet moves
1461     for (int i = 0; i < quietsCnt; ++i)
1462     {
1463         thisThread->mainHistory[us][from_to(quiets[i])] << -bonus;
1464         update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quiets[i]), to_sq(quiets[i]), -bonus);
1465     }
1466   }
1467
1468   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1469   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1470
1471   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1472
1473     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1474     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1475
1476     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1477     Value topScore = rootMoves[0].score;
1478     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1479     int weakness = 120 - 2 * level;
1480     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1481
1482     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1483     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1484     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1485     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1486     {
1487         // This is our magic formula
1488         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1489                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1490
1491         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1492         {
1493             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1494             best = rootMoves[i].pv[0];
1495         }
1496     }
1497
1498     return best;
1499   }
1500
1501 } // namespace
1502
1503 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1504 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1505
1506 void MainThread::check_time() {
1507
1508   if (--callsCnt > 0)
1509       return;
1510
1511   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1512   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1513
1514   static TimePoint lastInfoTime = now();
1515
1516   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1517   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1518
1519   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1520   {
1521       lastInfoTime = tick;
1522       dbg_print();
1523   }
1524
1525   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1526   if (Threads.ponder)
1527       return;
1528
1529   if (   (Limits.use_time_management() && elapsed > Time.maximum() - 10)
1530       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1531       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1532       Threads.stop = true;
1533 }
1534
1535
1536 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1537 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1538
1539 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1540
1541   std::stringstream ss;
1542   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1543   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1544   size_t PVIdx = pos.this_thread()->PVIdx;
1545   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1546   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1547   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1548
1549   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1550   {
1551       bool updated = (i <= PVIdx && rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE);
1552
1553       if (depth == ONE_PLY && !updated)
1554           continue;
1555
1556       Depth d = updated ? depth : depth - ONE_PLY;
1557       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1558
1559       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE - MAX_PLY;
1560       v = tb ? TB::Score : v;
1561
1562       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1563           ss << "\n";
1564
1565       ss << "info"
1566          << " depth "    << d / ONE_PLY
1567          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1568          << " multipv "  << i + 1
1569          << " score "    << UCI::value(v);
1570
1571       if (!tb && i == PVIdx)
1572           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1573
1574       ss << " nodes "    << nodesSearched
1575          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1576
1577       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1578           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1579
1580       ss << " tbhits "   << tbHits
1581          << " time "     << elapsed
1582          << " pv";
1583
1584       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1585           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1586   }
1587
1588   return ss.str();
1589 }
1590
1591
1592 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1593 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1594 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1595 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1596
1597 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1598
1599     StateInfo st;
1600     bool ttHit;
1601
1602     assert(pv.size() == 1);
1603
1604     if (!pv[0])
1605         return false;
1606
1607     pos.do_move(pv[0], st);
1608     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1609
1610     if (ttHit)
1611     {
1612         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1613         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1614             pv.push_back(m);
1615     }
1616
1617     pos.undo_move(pv[0]);
1618     return pv.size() > 1;
1619 }
1620
1621
1622 void Tablebases::filter_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1623
1624     RootInTB = false;
1625     UseRule50 = Options["Syzygy50MoveRule"];
1626     ProbeDepth = Options["SyzygyProbeDepth"] * ONE_PLY;
1627     Cardinality = Options["SyzygyProbeLimit"];
1628
1629     // Skip TB probing when no TB found: !TBLargest -> !TB::Cardinality
1630     if (Cardinality > MaxCardinality)
1631     {
1632         Cardinality = MaxCardinality;
1633         ProbeDepth = DEPTH_ZERO;
1634     }
1635
1636     if (Cardinality < popcount(pos.pieces()) || pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1637         return;
1638
1639     // Don't filter any moves if the user requested analysis on multiple
1640     if (Options["MultiPV"] != 1)
1641         return;
1642
1643     // If the current root position is in the tablebases, then RootMoves
1644     // contains only moves that preserve the draw or the win.
1645     RootInTB = root_probe(pos, rootMoves, TB::Score);
1646
1647     if (RootInTB)
1648         Cardinality = 0; // Do not probe tablebases during the search
1649
1650     else // If DTZ tables are missing, use WDL tables as a fallback
1651     {
1652         // Filter out moves that do not preserve the draw or the win.
1653         RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves, TB::Score);
1654
1655         // Only probe during search if winning
1656         if (RootInTB && TB::Score <= VALUE_DRAW)
1657             Cardinality = 0;
1658     }
1659
1660     if (RootInTB && !UseRule50)
1661         TB::Score =  TB::Score > VALUE_DRAW ?  VALUE_MATE - MAX_PLY - 1
1662                    : TB::Score < VALUE_DRAW ? -VALUE_MATE + MAX_PLY + 1
1663                                             :  VALUE_DRAW;
1664
1665     // Since root_probe() and root_probe_wdl() dirty the root move scores,
1666     // we reset them to -VALUE_INFINITE
1667     for (RootMove& rm : rootMoves)
1668         rm.score = -VALUE_INFINITE;
1669 }