b96efad09aa615af0dd6fda0db756dcaef402905
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2020 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
4
5   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
6   it under the terms of the GNU General Public License as published by
7   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
8   (at your option) any later version.
9
10   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
11   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13   GNU General Public License for more details.
14
15   You should have received a copy of the GNU General Public License
16   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
17 */
18
19 #include <algorithm>
20 #include <cassert>
21 #include <cmath>
22 #include <cstring>   // For std::memset
23 #include <iostream>
24 #include <sstream>
25
26 #include "evaluate.h"
27 #include "misc.h"
28 #include "movegen.h"
29 #include "movepick.h"
30 #include "position.h"
31 #include "search.h"
32 #include "thread.h"
33 #include "timeman.h"
34 #include "tt.h"
35 #include "uci.h"
36 #include "syzygy/tbprobe.h"
37
38 namespace Search {
39
40   LimitsType Limits;
41 }
42
43 namespace Tablebases {
44
45   int Cardinality;
46   bool RootInTB;
47   bool UseRule50;
48   Depth ProbeDepth;
49 }
50
51 namespace TB = Tablebases;
52
53 using std::string;
54 using Eval::evaluate;
55 using namespace Search;
56
57 namespace {
58
59   // Different node types, used as a template parameter
60   enum NodeType { NonPV, PV };
61
62   constexpr uint64_t TtHitAverageWindow     = 4096;
63   constexpr uint64_t TtHitAverageResolution = 1024;
64
65   // Razor and futility margins
66   constexpr int RazorMargin = 510;
67   Value futility_margin(Depth d, bool improving) {
68     return Value(234 * (d - improving));
69   }
70
71   // Reductions lookup table, initialized at startup
72   int Reductions[MAX_MOVES]; // [depth or moveNumber]
73
74   Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
75     int r = Reductions[d] * Reductions[mn];
76     return (r + 503) / 1024 + (!i && r > 915);
77   }
78
79   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
80     return (3 + depth * depth) / (2 - improving);
81   }
82
83   // History and stats update bonus, based on depth
84   int stat_bonus(Depth d) {
85     return d > 14 ? 29 : 8 * d * d + 224 * d - 215;
86   }
87
88   // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3fold-blindness
89   Value value_draw(Thread* thisThread) {
90     return VALUE_DRAW + Value(2 * (thisThread->nodes & 1) - 1);
91   }
92
93   // Skill structure is used to implement strength limit
94   struct Skill {
95     explicit Skill(int l) : level(l) {}
96     bool enabled() const { return level < 20; }
97     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + level; }
98     Move pick_best(size_t multiPV);
99
100     int level;
101     Move best = MOVE_NONE;
102   };
103
104   // Breadcrumbs are used to mark nodes as being searched by a given thread
105   struct Breadcrumb {
106     std::atomic<Thread*> thread;
107     std::atomic<Key> key;
108   };
109   std::array<Breadcrumb, 1024> breadcrumbs;
110
111   // ThreadHolding structure keeps track of which thread left breadcrumbs at the given
112   // node for potential reductions. A free node will be marked upon entering the moves
113   // loop by the constructor, and unmarked upon leaving that loop by the destructor.
114   struct ThreadHolding {
115     explicit ThreadHolding(Thread* thisThread, Key posKey, int ply) {
116        location = ply < 8 ? &breadcrumbs[posKey & (breadcrumbs.size() - 1)] : nullptr;
117        otherThread = false;
118        owning = false;
119        if (location)
120        {
121           // See if another already marked this location, if not, mark it ourselves
122           Thread* tmp = (*location).thread.load(std::memory_order_relaxed);
123           if (tmp == nullptr)
124           {
125               (*location).thread.store(thisThread, std::memory_order_relaxed);
126               (*location).key.store(posKey, std::memory_order_relaxed);
127               owning = true;
128           }
129           else if (   tmp != thisThread
130                    && (*location).key.load(std::memory_order_relaxed) == posKey)
131               otherThread = true;
132        }
133     }
134
135     ~ThreadHolding() {
136        if (owning) // Free the marked location
137            (*location).thread.store(nullptr, std::memory_order_relaxed);
138     }
139
140     bool marked() { return otherThread; }
141
142     private:
143     Breadcrumb* location;
144     bool otherThread, owning;
145   };
146
147   template <NodeType NT>
148   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
149
150   template <NodeType NT>
151   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
152
153   Value value_to_tt(Value v, int ply);
154   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c);
155   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
156   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
157   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth);
158   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
159                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth);
160
161   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
162   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
163   template<bool Root>
164   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
165
166     StateInfo st;
167     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
168
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((21.3 + 2 * std::log(Threads.size())) * std::log(i + 0.25 * 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   Eval::NNUE::verify();
231
232   if (rootMoves.empty())
233   {
234       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
235       sync_cout << "info depth 0 score "
236                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
237                 << sync_endl;
238   }
239   else
240   {
241       Threads.start_searching(); // start non-main threads
242       Thread::search();          // main thread start searching
243   }
244
245   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
246   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
247   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
248   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
249   // until the GUI sends one of those commands.
250
251   while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
252   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
253
254   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
255   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
256   Threads.stop = true;
257
258   // Wait until all threads have finished
259   Threads.wait_for_search_finished();
260
261   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
262   // the available ones before exiting.
263   if (Limits.npmsec)
264       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
265
266   Thread* bestThread = this;
267
268   if (   int(Options["MultiPV"]) == 1
269       && !Limits.depth
270       && !(Skill(Options["Skill Level"]).enabled() || int(Options["UCI_LimitStrength"]))
271       && rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
272       bestThread = Threads.get_best_thread();
273
274   bestPreviousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
275
276   // Send again PV info if we have a new best thread
277   if (bestThread != this)
278       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE) << sync_endl;
279
280   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
281
282   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
283       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
284
285   std::cout << sync_endl;
286 }
287
288
289 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
290 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
291 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
292
293 void Thread::search() {
294
295   // To allow access to (ss-7) up to (ss+2), the stack must be oversized.
296   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
297   // which accesses its argument at ss-6, also near the root.
298   // The latter is needed for statScores and killer initialization.
299   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
300   Move  pv[MAX_PLY+1];
301   Value bestValue, alpha, beta, delta;
302   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
303   Depth lastBestMoveDepth = 0;
304   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
305   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
306   Color us = rootPos.side_to_move();
307   int iterIdx = 0;
308
309   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
310   for (int i = 7; i > 0; i--)
311       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
312
313   ss->pv = pv;
314
315   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
316   beta = VALUE_INFINITE;
317
318   if (mainThread)
319   {
320       if (mainThread->bestPreviousScore == VALUE_INFINITE)
321           for (int i = 0; i < 4; ++i)
322               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
323       else
324           for (int i = 0; i < 4; ++i)
325               mainThread->iterValue[i] = mainThread->bestPreviousScore;
326   }
327
328   std::copy(&lowPlyHistory[2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, &lowPlyHistory[0][0]);
329   std::fill(&lowPlyHistory[MAX_LPH - 2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, 0);
330
331   size_t multiPV = size_t(Options["MultiPV"]);
332
333   // Pick integer skill levels, but non-deterministically round up or down
334   // such that the average integer skill corresponds to the input floating point one.
335   // UCI_Elo is converted to a suitable fractional skill level, using anchoring
336   // to CCRL Elo (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo
337   // for match (TC 60+0.6) results spanning a wide range of k values.
338   PRNG rng(now());
339   double floatLevel = Options["UCI_LimitStrength"] ?
340                       std::clamp(std::pow((Options["UCI_Elo"] - 1346.6) / 143.4, 1 / 0.806), 0.0, 20.0) :
341                         double(Options["Skill Level"]);
342   int intLevel = int(floatLevel) +
343                  ((floatLevel - int(floatLevel)) * 1024 > rng.rand<unsigned>() % 1024  ? 1 : 0);
344   Skill skill(intLevel);
345
346   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
347   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
348   if (skill.enabled())
349       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
350
351   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
352   ttHitAverage = TtHitAverageWindow * TtHitAverageResolution / 2;
353
354   int ct = int(Options["Contempt"]) * PawnValueEg / 100; // From centipawns
355
356   // In analysis mode, adjust contempt in accordance with user preference
357   if (Limits.infinite || Options["UCI_AnalyseMode"])
358       ct =  Options["Analysis Contempt"] == "Off"  ? 0
359           : Options["Analysis Contempt"] == "Both" ? ct
360           : Options["Analysis Contempt"] == "White" && us == BLACK ? -ct
361           : Options["Analysis Contempt"] == "Black" && us == WHITE ? -ct
362           : ct;
363
364   // Evaluation score is from the white point of view
365   contempt = (us == WHITE ?  make_score(ct, ct / 2)
366                           : -make_score(ct, ct / 2));
367
368   int searchAgainCounter = 0;
369
370   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
371   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
372          && !Threads.stop
373          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth > Limits.depth))
374   {
375       // Age out PV variability metric
376       if (mainThread)
377           totBestMoveChanges /= 2;
378
379       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
380       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
381       for (RootMove& rm : rootMoves)
382           rm.previousScore = rm.score;
383
384       size_t pvFirst = 0;
385       pvLast = 0;
386
387       if (!Threads.increaseDepth)
388          searchAgainCounter++;
389
390       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
391       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
392       {
393           if (pvIdx == pvLast)
394           {
395               pvFirst = pvLast;
396               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
397                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
398                       break;
399           }
400
401           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
402           selDepth = 0;
403
404           // Reset aspiration window starting size
405           if (rootDepth >= 4)
406           {
407               Value prev = rootMoves[pvIdx].previousScore;
408               delta = Value(17);
409               alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
410               beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
411
412               // Adjust contempt based on root move's previousScore (dynamic contempt)
413               int dct = ct + (113 - ct / 2) * prev / (abs(prev) + 147);
414
415               contempt = (us == WHITE ?  make_score(dct, dct / 2)
416                                       : -make_score(dct, dct / 2));
417           }
418
419           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
420           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
421           // high/low anymore.
422           failedHighCnt = 0;
423           while (true)
424           {
425               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - searchAgainCounter);
426               bestValue = ::search<PV>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
427
428               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
429               // is done with a stable algorithm because all the values but the
430               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
431               // and we want to keep the same order for all the moves except the
432               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
433               // search the already searched PV lines are preserved.
434               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
435
436               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
437               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
438               // the previous iteration.
439               if (Threads.stop)
440                   break;
441
442               // When failing high/low give some update (without cluttering
443               // the UI) before a re-search.
444               if (   mainThread
445                   && multiPV == 1
446                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
447                   && Time.elapsed() > 3000)
448                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
449
450               // In case of failing low/high increase aspiration window and
451               // re-search, otherwise exit the loop.
452               if (bestValue <= alpha)
453               {
454                   beta = (alpha + beta) / 2;
455                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
456
457                   failedHighCnt = 0;
458                   if (mainThread)
459                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
460               }
461               else if (bestValue >= beta)
462               {
463                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
464                   ++failedHighCnt;
465               }
466               else
467                   break;
468
469               delta += delta / 4 + 5;
470
471               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
472           }
473
474           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
475           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
476
477           if (    mainThread
478               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
479               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
480       }
481
482       if (!Threads.stop)
483           completedDepth = rootDepth;
484
485       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
486          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
487          lastBestMoveDepth = rootDepth;
488       }
489
490       // Have we found a "mate in x"?
491       if (   Limits.mate
492           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
493           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
494           Threads.stop = true;
495
496       if (!mainThread)
497           continue;
498
499       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
500       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
501           skill.pick_best(multiPV);
502
503       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
504       if (    Limits.use_time_management()
505           && !Threads.stop
506           && !mainThread->stopOnPonderhit)
507       {
508           double fallingEval = (318 + 6 * (mainThread->bestPreviousScore - bestValue)
509                                     + 6 * (mainThread->iterValue[iterIdx] - bestValue)) / 825.0;
510           fallingEval = std::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
511
512           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
513           timeReduction = lastBestMoveDepth + 9 < completedDepth ? 1.92 : 0.95;
514           double reduction = (1.47 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.32 * timeReduction);
515
516           // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
517           for (Thread* th : Threads)
518           {
519               totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
520               th->bestMoveChanges = 0;
521           }
522           double bestMoveInstability = 1 + 2 * totBestMoveChanges / Threads.size();
523
524           double totalTime = Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability;
525
526           // Cap used time in case of a single legal move for a better viewer experience in tournaments
527           // yielding correct scores and sufficiently fast moves.
528           if (rootMoves.size() == 1)
529               totalTime = std::min(500.0, totalTime);
530
531           // Stop the search if we have exceeded the totalTime
532           if (Time.elapsed() > totalTime)
533           {
534               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
535               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
536               if (mainThread->ponder)
537                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
538               else
539                   Threads.stop = true;
540           }
541           else if (   Threads.increaseDepth
542                    && !mainThread->ponder
543                    && Time.elapsed() > totalTime * 0.58)
544                    Threads.increaseDepth = false;
545           else
546                    Threads.increaseDepth = true;
547       }
548
549       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
550       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
551   }
552
553   if (!mainThread)
554       return;
555
556   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
557
558   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
559   if (skill.enabled())
560       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
561                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
562 }
563
564
565 namespace {
566
567   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
568
569   template <NodeType NT>
570   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
571
572     constexpr bool PvNode = NT == PV;
573     const bool rootNode = PvNode && ss->ply == 0;
574     const Depth maxNextDepth = rootNode ? depth : depth + 1;
575
576     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
577     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
578     if (   pos.rule50_count() >= 3
579         && alpha < VALUE_DRAW
580         && !rootNode
581         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
582     {
583         alpha = value_draw(pos.this_thread());
584         if (alpha >= beta)
585             return alpha;
586     }
587
588     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
589     if (depth <= 0)
590         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
591
592     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
593     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
594     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
595     assert(!(PvNode && cutNode));
596
597     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
598     StateInfo st;
599     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
600
601     TTEntry* tte;
602     Key posKey;
603     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
604     Depth extension, newDepth;
605     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue, probCutBeta;
606     bool formerPv, givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
607     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning,
608          ttCapture, singularQuietLMR;
609     Piece movedPiece;
610     int moveCount, captureCount, quietCount;
611
612     // Step 1. Initialize node
613     Thread* thisThread = pos.this_thread();
614     ss->inCheck = pos.checkers();
615     priorCapture = pos.captured_piece();
616     Color us = pos.side_to_move();
617     moveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
618     bestValue = -VALUE_INFINITE;
619     maxValue = VALUE_INFINITE;
620
621     // Check for the available remaining time
622     if (thisThread == Threads.main())
623         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
624
625     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
626     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
627         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
628
629     if (!rootNode)
630     {
631         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
632         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
633             || pos.is_draw(ss->ply)
634             || ss->ply >= MAX_PLY)
635             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
636                                                         : value_draw(pos.this_thread());
637
638         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
639         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
640         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
641         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
642         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
643         // mate. In this case return a fail-high score.
644         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
645         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
646         if (alpha >= beta)
647             return alpha;
648     }
649
650     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
651
652     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
653     (ss+1)->ttPv = false;
654     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
655     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
656     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
657
658     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
659     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
660     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
661     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
662     // LMR which are based on the statScore of parent position.
663     if (!rootNode)
664         (ss+2)->statScore = 0;
665
666     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
667     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
668     // position key in case of an excluded move.
669     excludedMove = ss->excludedMove;
670     posKey = excludedMove == MOVE_NONE ? pos.key() : pos.key() ^ make_key(excludedMove);
671     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
672     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
673     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
674             : ss->ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
675     if (!excludedMove)
676         ss->ttPv = PvNode || (ss->ttHit && tte->is_pv());
677     formerPv = ss->ttPv && !PvNode;
678
679     // Update low ply history for previous move if we are near root and position is or has been in PV
680     if (   ss->ttPv
681         && depth > 12
682         && ss->ply - 1 < MAX_LPH
683         && !priorCapture
684         && is_ok((ss-1)->currentMove))
685         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply - 1][from_to((ss-1)->currentMove)] << stat_bonus(depth - 5);
686
687     // thisThread->ttHitAverage can be used to approximate the running average of ttHit
688     thisThread->ttHitAverage =   (TtHitAverageWindow - 1) * thisThread->ttHitAverage / TtHitAverageWindow
689                                 + TtHitAverageResolution * ss->ttHit;
690
691     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
692     if (  !PvNode
693         && ss->ttHit
694         && tte->depth() >= depth
695         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
696         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
697                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
698     {
699         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
700         if (ttMove)
701         {
702             if (ttValue >= beta)
703             {
704                 // Bonus for a quiet ttMove that fails high
705                 if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
706                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth), depth);
707
708                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply
709                 if ((ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
710                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
711             }
712             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
713             else if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
714             {
715                 int penalty = -stat_bonus(depth);
716                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
717                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
718             }
719         }
720
721         // Partial workaround for the graph history interaction problem
722         // For high rule50 counts don't produce transposition table cutoffs.
723         if (pos.rule50_count() < 90)
724             return ttValue;
725     }
726
727     // Step 5. Tablebases probe
728     if (!rootNode && TB::Cardinality)
729     {
730         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
731
732         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
733             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
734             &&  pos.rule50_count() == 0
735             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
736         {
737             TB::ProbeState err;
738             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
739
740             // Force check of time on the next occasion
741             if (thisThread == Threads.main())
742                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
743
744             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
745             {
746                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
747
748                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
749
750                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
751                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
752                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
753                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
754
755                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
756                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
757
758                 if (    b == BOUND_EXACT
759                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
760                 {
761                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, b,
762                               std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
763                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
764
765                     return value;
766                 }
767
768                 if (PvNode)
769                 {
770                     if (b == BOUND_LOWER)
771                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
772                     else
773                         maxValue = value;
774                 }
775             }
776         }
777     }
778
779     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
780
781     // Step 6. Static evaluation of the position
782     if (ss->inCheck)
783     {
784         // Skip early pruning when in check
785         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
786         improving = false;
787         goto moves_loop;
788     }
789     else if (ss->ttHit)
790     {
791         // Never assume anything about values stored in TT
792         ss->staticEval = eval = tte->eval();
793         if (eval == VALUE_NONE)
794             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
795
796         // Randomize draw evaluation
797         if (eval == VALUE_DRAW)
798             eval = value_draw(thisThread);
799
800         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
801         if (    ttValue != VALUE_NONE
802             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
803             eval = ttValue;
804     }
805     else
806     {
807         // In case of null move search use previous static eval with a different sign
808         // and addition of two tempos
809         if ((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL)
810             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
811         else
812             ss->staticEval = eval = -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
813
814         // Save static evaluation into transposition table
815         tte->save(posKey, VALUE_NONE, ss->ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
816     }
817
818     // Use static evaluation difference to improve quiet move ordering
819     if (is_ok((ss-1)->currentMove) && !(ss-1)->inCheck && !priorCapture)
820     {
821         int bonus = std::clamp(-depth * 4 * int((ss-1)->staticEval + ss->staticEval - 2 * Tempo), -1000, 1000);
822         thisThread->mainHistory[~us][from_to((ss-1)->currentMove)] << bonus;
823     }
824
825     // Step 7. Razoring (~1 Elo)
826     if (   !rootNode // The required rootNode PV handling is not available in qsearch
827         &&  depth == 1
828         &&  eval <= alpha - RazorMargin)
829         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
830
831     // Set up improving flag that is used in various pruning heuristics
832     // We define position as improving if static evaluation of position is better
833     // Than the previous static evaluation at our turn
834     // In case of us being in check at our previous move we look at move prior to it
835     improving =  (ss-2)->staticEval == VALUE_NONE
836                ? ss->staticEval > (ss-4)->staticEval || (ss-4)->staticEval == VALUE_NONE
837                : ss->staticEval > (ss-2)->staticEval;
838
839     // Step 8. Futility pruning: child node (~50 Elo)
840     if (   !PvNode
841         &&  depth < 9
842         &&  eval - futility_margin(depth, improving) >= beta
843         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN) // Do not return unproven wins
844         return eval;
845
846     // Step 9. Null move search with verification search (~40 Elo)
847     if (   !PvNode
848         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
849         && (ss-1)->statScore < 22977
850         &&  eval >= beta
851         &&  eval >= ss->staticEval
852         &&  ss->staticEval >= beta - 30 * depth - 28 * improving + 84 * ss->ttPv + 168
853         && !excludedMove
854         &&  pos.non_pawn_material(us)
855         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
856     {
857         assert(eval - beta >= 0);
858
859         // Null move dynamic reduction based on depth and value
860         Depth R = (1015 + 85 * depth) / 256 + std::min(int(eval - beta) / 191, 3);
861
862         ss->currentMove = MOVE_NULL;
863         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
864
865         pos.do_null_move(st);
866
867         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
868
869         pos.undo_null_move();
870
871         if (nullValue >= beta)
872         {
873             // Do not return unproven mate or TB scores
874             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
875                 nullValue = beta;
876
877             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 14))
878                 return nullValue;
879
880             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
881
882             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
883             // for us, until ply exceeds nmpMinPly.
884             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
885             thisThread->nmpColor = us;
886
887             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
888
889             thisThread->nmpMinPly = 0;
890
891             if (v >= beta)
892                 return nullValue;
893         }
894     }
895
896     probCutBeta = beta + 194 - 49 * improving;
897
898     // Step 10. ProbCut (~10 Elo)
899     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
900     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
901     if (   !PvNode
902         &&  depth > 4
903         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
904         // if value from transposition table is lower than probCutBeta, don't attempt probCut
905         // there and in further interactions with transposition table cutoff depth is set to depth - 3
906         // because probCut search has depth set to depth - 4 but we also do a move before it
907         // so effective depth is equal to depth - 3
908         && !(   ss->ttHit
909              && tte->depth() >= depth - 3
910              && ttValue != VALUE_NONE
911              && ttValue < probCutBeta))
912     {
913         // if ttMove is a capture and value from transposition table is good enough produce probCut
914         // cutoff without digging into actual probCut search
915         if (   ss->ttHit
916             && tte->depth() >= depth - 3
917             && ttValue != VALUE_NONE
918             && ttValue >= probCutBeta
919             && ttMove
920             && pos.capture_or_promotion(ttMove))
921             return probCutBeta;
922
923         assert(probCutBeta < VALUE_INFINITE);
924         MovePicker mp(pos, ttMove, probCutBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
925         int probCutCount = 0;
926         bool ttPv = ss->ttPv;
927         ss->ttPv = false;
928
929         while (   (move = mp.next_move()) != MOVE_NONE
930                && probCutCount < 2 + 2 * cutNode)
931             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
932             {
933                 assert(pos.capture_or_promotion(move));
934                 assert(depth >= 5);
935
936                 captureOrPromotion = true;
937                 probCutCount++;
938
939                 ss->currentMove = move;
940                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
941                                                                           [captureOrPromotion]
942                                                                           [pos.moved_piece(move)]
943                                                                           [to_sq(move)];
944
945                 pos.do_move(move, st);
946
947                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
948                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1);
949
950                 // If the qsearch held, perform the regular search
951                 if (value >= probCutBeta)
952                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1, depth - 4, !cutNode);
953
954                 pos.undo_move(move);
955
956                 if (value >= probCutBeta)
957                 {
958                     // if transposition table doesn't have equal or more deep info write probCut data into it
959                     if ( !(ss->ttHit
960                        && tte->depth() >= depth - 3
961                        && ttValue != VALUE_NONE))
962                         tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ttPv,
963                             BOUND_LOWER,
964                             depth - 3, move, ss->staticEval);
965                     return value;
966                 }
967             }
968          ss->ttPv = ttPv;
969     }
970
971     // Step 11. If the position is not in TT, decrease depth by 2
972     if (   PvNode
973         && depth >= 6
974         && !ttMove)
975         depth -= 2;
976
977 moves_loop: // When in check, search starts from here
978
979     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
980                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
981                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
982
983     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
984
985     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
986                                       &thisThread->lowPlyHistory,
987                                       &captureHistory,
988                                       contHist,
989                                       countermove,
990                                       ss->killers,
991                                       ss->ply);
992
993     value = bestValue;
994     singularQuietLMR = moveCountPruning = false;
995     ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
996
997     // Mark this node as being searched
998     ThreadHolding th(thisThread, posKey, ss->ply);
999
1000     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
1001     // or a beta cutoff occurs.
1002     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
1003     {
1004       assert(is_ok(move));
1005
1006       if (move == excludedMove)
1007           continue;
1008
1009       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
1010       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
1011       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
1012       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
1013       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
1014                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
1015           continue;
1016
1017       // Check for legality
1018       if (!rootNode && !pos.legal(move))
1019           continue;
1020
1021       ss->moveCount = ++moveCount;
1022
1023       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
1024           sync_cout << "info depth " << depth
1025                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
1026                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
1027       if (PvNode)
1028           (ss+1)->pv = nullptr;
1029
1030       extension = 0;
1031       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1032       movedPiece = pos.moved_piece(move);
1033       givesCheck = pos.gives_check(move);
1034
1035       // Calculate new depth for this move
1036       newDepth = depth - 1;
1037
1038       // Step 13. Pruning at shallow depth (~200 Elo)
1039       if (  !rootNode
1040           && pos.non_pawn_material(us)
1041           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
1042       {
1043           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold
1044           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
1045
1046           // Reduced depth of the next LMR search
1047           int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount), 0);
1048
1049           if (   !captureOrPromotion
1050               && !givesCheck)
1051           {
1052               // Countermoves based pruning (~20 Elo)
1053               if (   lmrDepth < 4 + ((ss-1)->statScore > 0 || (ss-1)->moveCount == 1)
1054                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1055                   && (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1056                   continue;
1057
1058               // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
1059               if (   lmrDepth < 7
1060                   && !ss->inCheck
1061                   && ss->staticEval + 254 + 159 * lmrDepth <= alpha
1062                   &&  (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1063                     + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1064                     + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1065                     + (*contHist[5])[movedPiece][to_sq(move)] / 2 < 26394)
1066                   continue;
1067
1068               // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
1069               if (!pos.see_ge(move, Value(-(30 - std::min(lmrDepth, 18)) * lmrDepth * lmrDepth)))
1070                   continue;
1071           }
1072           else
1073           {
1074               // Capture history based pruning when the move doesn't give check
1075               if (   !givesCheck
1076                   && lmrDepth < 1
1077                   && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] < 0)
1078                   continue;
1079
1080               // SEE based pruning
1081               if (!pos.see_ge(move, Value(-218) * depth)) // (~25 Elo)
1082                   continue;
1083           }
1084       }
1085
1086       // Step 14. Extensions (~75 Elo)
1087
1088       // Singular extension search (~70 Elo). If all moves but one fail low on a
1089       // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1090       // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1091       // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1092       // result is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove.
1093       if (    depth >= 7
1094           &&  move == ttMove
1095           && !rootNode
1096           && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1097        /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1098           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1099           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1100           &&  tte->depth() >= depth - 3)
1101       {
1102           Value singularBeta = ttValue - ((formerPv + 4) * depth) / 2;
1103           Depth singularDepth = (depth - 1 + 3 * formerPv) / 2;
1104           ss->excludedMove = move;
1105           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1106           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1107
1108           if (value < singularBeta)
1109           {
1110               extension = 1;
1111               singularQuietLMR = !ttCapture;
1112           }
1113
1114           // Multi-cut pruning
1115           // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1116           // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1117           // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1118           // a soft bound.
1119           else if (singularBeta >= beta)
1120               return singularBeta;
1121
1122           // If the eval of ttMove is greater than beta we try also if there is another
1123           // move that pushes it over beta, if so also produce a cutoff.
1124           else if (ttValue >= beta)
1125           {
1126               ss->excludedMove = move;
1127               value = search<NonPV>(pos, ss, beta - 1, beta, (depth + 3) / 2, cutNode);
1128               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1129
1130               if (value >= beta)
1131                   return beta;
1132           }
1133       }
1134
1135       // Check extension (~2 Elo)
1136       else if (    givesCheck
1137                && (pos.is_discovery_check_on_king(~us, move) || pos.see_ge(move)))
1138           extension = 1;
1139
1140       // Last captures extension
1141       else if (   PieceValue[EG][pos.captured_piece()] > PawnValueEg
1142                && pos.non_pawn_material() <= 2 * RookValueMg)
1143           extension = 1;
1144
1145       // Add extension to new depth
1146       newDepth += extension;
1147
1148       // Speculative prefetch as early as possible
1149       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1150
1151       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1152       ss->currentMove = move;
1153       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1154                                                                 [captureOrPromotion]
1155                                                                 [movedPiece]
1156                                                                 [to_sq(move)];
1157
1158       // Step 15. Make the move
1159       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1160
1161       // Step 16. Reduced depth search (LMR, ~200 Elo). If the move fails high it will be
1162       // re-searched at full depth.
1163       if (    depth >= 3
1164           &&  moveCount > 1 + 2 * rootNode
1165           && (  !captureOrPromotion
1166               || moveCountPruning
1167               || ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] <= alpha
1168               || cutNode
1169               || (!PvNode && !formerPv && thisThread->captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.captured_piece())] < 4506)
1170               || thisThread->ttHitAverage < 432 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024))
1171       {
1172           Depth r = reduction(improving, depth, moveCount);
1173
1174           // Decrease reduction if the ttHit running average is large
1175           if (thisThread->ttHitAverage > 537 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024)
1176               r--;
1177
1178           // Increase reduction if other threads are searching this position
1179           if (th.marked())
1180               r++;
1181
1182           // Decrease reduction if position is or has been on the PV (~10 Elo)
1183           if (ss->ttPv)
1184               r -= 2;
1185
1186           // Increase reduction at root and non-PV nodes when the best move does not change frequently
1187           if ((rootNode || !PvNode) && thisThread->rootDepth > 10 && thisThread->bestMoveChanges <= 2)
1188               r++;
1189
1190           // More reductions for late moves if position was not in previous PV
1191           if (moveCountPruning && !formerPv)
1192               r++;
1193
1194           // Decrease reduction if opponent's move count is high (~5 Elo)
1195           if ((ss-1)->moveCount > 13)
1196               r--;
1197
1198           // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~3 Elo)
1199           if (singularQuietLMR)
1200               r--;
1201
1202           if (!captureOrPromotion)
1203           {
1204               // Increase reduction if ttMove is a capture (~5 Elo)
1205               if (ttCapture)
1206                   r++;
1207
1208               // Increase reduction at root if failing high
1209               r += rootNode ? thisThread->failedHighCnt * thisThread->failedHighCnt * moveCount / 512 : 0;
1210
1211               // Increase reduction for cut nodes (~10 Elo)
1212               if (cutNode)
1213                   r += 2;
1214
1215               // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
1216               // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
1217               // hence break make_move(). (~2 Elo)
1218               else if (    type_of(move) == NORMAL
1219                        && !pos.see_ge(reverse_move(move)))
1220                   r -= 2 + ss->ttPv - (type_of(movedPiece) == PAWN);
1221
1222               ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1223                              + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1224                              + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1225                              + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1226                              - 5287;
1227
1228               // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score (~10 Elo)
1229               if (ss->statScore >= -105 && (ss-1)->statScore < -103)
1230                   r--;
1231
1232               else if ((ss-1)->statScore >= -122 && ss->statScore < -129)
1233                   r++;
1234
1235               // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1236               r -= ss->statScore / 14884;
1237           }
1238           else
1239           {
1240               // Unless giving check, this capture is likely bad
1241               if (   !givesCheck
1242                   && ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] + 210 * depth <= alpha)
1243                   r++;
1244           }
1245
1246           Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth);
1247
1248           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1249
1250           doFullDepthSearch = value > alpha && d != newDepth;
1251
1252           didLMR = true;
1253       }
1254       else
1255       {
1256           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1257
1258           didLMR = false;
1259       }
1260
1261       // Step 17. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1262       if (doFullDepthSearch)
1263       {
1264           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1265
1266           // If the move passed LMR update its stats
1267           if (didLMR && !captureOrPromotion)
1268           {
1269               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1270                                         : -stat_bonus(newDepth);
1271
1272               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1273           }
1274       }
1275
1276       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1277       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1278       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1279       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1280       {
1281           (ss+1)->pv = pv;
1282           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1283
1284           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha,
1285                               std::min(maxNextDepth, newDepth), false);
1286       }
1287
1288       // Step 18. Undo move
1289       pos.undo_move(move);
1290
1291       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1292
1293       // Step 19. Check for a new best move
1294       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1295       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1296       // updating best move, PV and TT.
1297       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1298           return VALUE_ZERO;
1299
1300       if (rootNode)
1301       {
1302           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1303                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1304
1305           // PV move or new best move?
1306           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1307           {
1308               rm.score = value;
1309               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1310               rm.pv.resize(1);
1311
1312               assert((ss+1)->pv);
1313
1314               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1315                   rm.pv.push_back(*m);
1316
1317               // We record how often the best move has been changed in each
1318               // iteration. This information is used for time management and LMR
1319               if (moveCount > 1)
1320                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1321           }
1322           else
1323               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1324               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1325               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1326               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1327       }
1328
1329       if (value > bestValue)
1330       {
1331           bestValue = value;
1332
1333           if (value > alpha)
1334           {
1335               bestMove = move;
1336
1337               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1338                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1339
1340               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1341                   alpha = value;
1342               else
1343               {
1344                   assert(value >= beta); // Fail high
1345                   ss->statScore = 0;
1346                   break;
1347               }
1348           }
1349       }
1350
1351       // If the move is worse than some previously searched move, remember it to update its stats later
1352       if (move != bestMove)
1353       {
1354           if (captureOrPromotion && captureCount < 32)
1355               capturesSearched[captureCount++] = move;
1356
1357           else if (!captureOrPromotion && quietCount < 64)
1358               quietsSearched[quietCount++] = move;
1359       }
1360     }
1361
1362     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1363     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1364     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1365     /*
1366        if (Threads.stop)
1367         return VALUE_DRAW;
1368     */
1369
1370     // Step 20. Check for mate and stalemate
1371     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1372     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1373     // return a fail low score.
1374
1375     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1376
1377     if (!moveCount)
1378         bestValue = excludedMove ? alpha
1379                    :     ss->inCheck ? mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1380
1381     // If there is a move which produces search value greater than alpha we update stats of searched moves
1382     else if (bestMove)
1383         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1384                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1385
1386     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1387     else if (   (depth >= 3 || PvNode)
1388              && !priorCapture)
1389         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth));
1390
1391     if (PvNode)
1392         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1393
1394     // If no good move is found and the previous position was ttPv, then the previous
1395     // opponent move is probably good and the new position is added to the search tree.
1396     if (bestValue <= alpha)
1397         ss->ttPv = ss->ttPv || ((ss-1)->ttPv && depth > 3);
1398     // Otherwise, a counter move has been found and if the position is the last leaf
1399     // in the search tree, remove the position from the search tree.
1400     else if (depth > 3)
1401         ss->ttPv = ss->ttPv && (ss+1)->ttPv;
1402
1403     // Write gathered information in transposition table
1404     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1405         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ss->ttPv,
1406                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1407                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1408                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1409
1410     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1411
1412     return bestValue;
1413   }
1414
1415
1416   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1417   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1418   template <NodeType NT>
1419   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1420
1421     constexpr bool PvNode = NT == PV;
1422
1423     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1424     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1425     assert(depth <= 0);
1426
1427     Move pv[MAX_PLY+1];
1428     StateInfo st;
1429     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
1430
1431     TTEntry* tte;
1432     Key posKey;
1433     Move ttMove, move, bestMove;
1434     Depth ttDepth;
1435     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1436     bool pvHit, givesCheck, captureOrPromotion;
1437     int moveCount;
1438
1439     if (PvNode)
1440     {
1441         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1442         (ss+1)->pv = pv;
1443         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1444     }
1445
1446     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1447     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
1448     bestMove = MOVE_NONE;
1449     ss->inCheck = pos.checkers();
1450     moveCount = 0;
1451
1452     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1453     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1454         || ss->ply >= MAX_PLY)
1455         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1456
1457     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1458
1459     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1460     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1461     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1462     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1463                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1464     // Transposition table lookup
1465     posKey = pos.key();
1466     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
1467     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1468     ttMove = ss->ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1469     pvHit = ss->ttHit && tte->is_pv();
1470
1471     if (  !PvNode
1472         && ss->ttHit
1473         && tte->depth() >= ttDepth
1474         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1475         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1476                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
1477         return ttValue;
1478
1479     // Evaluate the position statically
1480     if (ss->inCheck)
1481     {
1482         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1483         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1484     }
1485     else
1486     {
1487         if (ss->ttHit)
1488         {
1489             // Never assume anything about values stored in TT
1490             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1491                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1492
1493             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1494             if (    ttValue != VALUE_NONE
1495                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1496                 bestValue = ttValue;
1497         }
1498         else
1499             // In case of null move search use previous static eval with a different sign
1500             // and addition of two tempos
1501             ss->staticEval = bestValue =
1502             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1503                                              : -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
1504
1505         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1506         if (bestValue >= beta)
1507         {
1508             // Save gathered info in transposition table
1509             if (!ss->ttHit)
1510                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1511                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1512
1513             return bestValue;
1514         }
1515
1516         if (PvNode && bestValue > alpha)
1517             alpha = bestValue;
1518
1519         futilityBase = bestValue + 155;
1520     }
1521
1522     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1523                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1524                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1525
1526     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1527     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1528     // queen and checking knight promotions, and other checks(only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1529     // will be generated.
1530     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1531                                       &thisThread->captureHistory,
1532                                       contHist,
1533                                       to_sq((ss-1)->currentMove));
1534
1535     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1536     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1537     {
1538       assert(is_ok(move));
1539
1540       givesCheck = pos.gives_check(move);
1541       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1542
1543       moveCount++;
1544
1545       // Futility pruning
1546       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1547           && !givesCheck
1548           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1549           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1550       {
1551           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1552
1553           // moveCount pruning
1554           if (moveCount > 2)
1555               continue;
1556
1557           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1558
1559           if (futilityValue <= alpha)
1560           {
1561               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1562               continue;
1563           }
1564
1565           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1566           {
1567               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1568               continue;
1569           }
1570       }
1571
1572       // Do not search moves with negative SEE values
1573       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1574           && !pos.see_ge(move))
1575           continue;
1576
1577       // Speculative prefetch as early as possible
1578       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1579
1580       // Check for legality just before making the move
1581       if (!pos.legal(move))
1582       {
1583           moveCount--;
1584           continue;
1585       }
1586
1587       ss->currentMove = move;
1588       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1589                                                                 [captureOrPromotion]
1590                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1591                                                                 [to_sq(move)];
1592
1593       // CounterMove based pruning
1594       if (  !captureOrPromotion
1595           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1596           && (*contHist[0])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1597           && (*contHist[1])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1598           continue;
1599
1600       // Make and search the move
1601       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1602       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1603       pos.undo_move(move);
1604
1605       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1606
1607       // Check for a new best move
1608       if (value > bestValue)
1609       {
1610           bestValue = value;
1611
1612           if (value > alpha)
1613           {
1614               bestMove = move;
1615
1616               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1617                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1618
1619               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1620                   alpha = value;
1621               else
1622                   break; // Fail high
1623           }
1624        }
1625     }
1626
1627     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1628     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1629     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1630     {
1631         assert(!MoveList<LEGAL>(pos).size());
1632
1633         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1634     }
1635
1636     // Save gathered info in transposition table
1637     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1638               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1639               PvNode && bestValue > oldAlpha  ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1640               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1641
1642     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1643
1644     return bestValue;
1645   }
1646
1647
1648   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1649   // "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1650   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1651
1652   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1653
1654     assert(v != VALUE_NONE);
1655
1656     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1657           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1658   }
1659
1660
1661   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1662   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1663   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root". However,
1664   // for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1665   // and the graph history interaction, we return an optimal TB score instead.
1666
1667   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1668
1669     if (v == VALUE_NONE)
1670         return VALUE_NONE;
1671
1672     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1673     {
1674         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1675             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1676
1677         return v - ply;
1678     }
1679
1680     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1681     {
1682         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1683             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1684
1685         return v + ply;
1686     }
1687
1688     return v;
1689   }
1690
1691
1692   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1693
1694   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1695
1696     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1697         *pv++ = *childPv++;
1698     *pv = MOVE_NONE;
1699   }
1700
1701
1702   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1703
1704   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1705                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1706
1707     int bonus1, bonus2;
1708     Color us = pos.side_to_move();
1709     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1710     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1711     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1712     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1713
1714     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1715     bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1               // larger bonus
1716                                             : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
1717
1718     if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1719     {
1720         // Increase stats for the best move in case it was a quiet move
1721         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2, depth);
1722
1723         // Decrease stats for all non-best quiet moves
1724         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1725         {
1726             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1727             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1728         }
1729     }
1730     else
1731         // Increase stats for the best move in case it was a capture move
1732         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1733
1734     // Extra penalty for a quiet early move that was not a TT move or
1735     // main killer move in previous ply when it gets refuted.
1736     if (   ((ss-1)->moveCount == 1 + (ss-1)->ttHit || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1737         && !pos.captured_piece())
1738             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1739
1740     // Decrease stats for all non-best capture moves
1741     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1742     {
1743         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1744         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1745         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1746     }
1747   }
1748
1749
1750   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1751   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1752
1753   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1754
1755     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1756     {
1757         // Only update first 2 continuation histories if we are in check
1758         if (ss->inCheck && i > 2)
1759             break;
1760         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1761             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1762     }
1763   }
1764
1765
1766   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1767
1768   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth) {
1769
1770     // Update killers
1771     if (ss->killers[0] != move)
1772     {
1773         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1774         ss->killers[0] = move;
1775     }
1776
1777     Color us = pos.side_to_move();
1778     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1779     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1780     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1781
1782     // Penalty for reversed move in case of moved piece not being a pawn
1783     if (type_of(pos.moved_piece(move)) != PAWN)
1784         thisThread->mainHistory[us][from_to(reverse_move(move))] << -bonus;
1785
1786     // Update countermove history
1787     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1788     {
1789         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1790         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1791     }
1792
1793     // Update low ply history
1794     if (depth > 11 && ss->ply < MAX_LPH)
1795         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply][from_to(move)] << stat_bonus(depth - 7);
1796   }
1797
1798   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1799   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1800
1801   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1802
1803     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1804     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1805
1806     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1807     Value topScore = rootMoves[0].score;
1808     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1809     int weakness = 120 - 2 * level;
1810     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1811
1812     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1813     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1814     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1815     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1816     {
1817         // This is our magic formula
1818         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1819                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1820
1821         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1822         {
1823             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1824             best = rootMoves[i].pv[0];
1825         }
1826     }
1827
1828     return best;
1829   }
1830
1831 } // namespace
1832
1833
1834 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1835 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1836
1837 void MainThread::check_time() {
1838
1839   if (--callsCnt > 0)
1840       return;
1841
1842   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1843   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1844
1845   static TimePoint lastInfoTime = now();
1846
1847   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1848   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1849
1850   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1851   {
1852       lastInfoTime = tick;
1853       dbg_print();
1854   }
1855
1856   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1857   if (ponder)
1858       return;
1859
1860   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1861       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1862       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1863       Threads.stop = true;
1864 }
1865
1866
1867 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1868 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1869
1870 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1871
1872   std::stringstream ss;
1873   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1874   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1875   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1876   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1877   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1878   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1879
1880   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1881   {
1882       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1883
1884       if (depth == 1 && !updated && i > 0)
1885           continue;
1886
1887       Depth d = updated ? depth : std::max(1, depth - 1);
1888       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1889
1890       if (v == -VALUE_INFINITE)
1891           v = VALUE_ZERO;
1892
1893       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1894       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1895
1896       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1897           ss << "\n";
1898
1899       ss << "info"
1900          << " depth "    << d
1901          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1902          << " multipv "  << i + 1
1903          << " score "    << UCI::value(v);
1904
1905       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1906           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1907
1908       if (!tb && i == pvIdx)
1909           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1910
1911       ss << " nodes "    << nodesSearched
1912          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1913
1914       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1915           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1916
1917       ss << " tbhits "   << tbHits
1918          << " time "     << elapsed
1919          << " pv";
1920
1921       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1922           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1923   }
1924
1925   return ss.str();
1926 }
1927
1928
1929 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1930 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1931 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1932 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1933
1934 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1935
1936     StateInfo st;
1937     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
1938
1939     bool ttHit;
1940
1941     assert(pv.size() == 1);
1942
1943     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1944         return false;
1945
1946     pos.do_move(pv[0], st);
1947     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1948
1949     if (ttHit)
1950     {
1951         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1952         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1953             pv.push_back(m);
1954     }
1955
1956     pos.undo_move(pv[0]);
1957     return pv.size() > 1;
1958 }
1959
1960 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1961
1962     RootInTB = false;
1963     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1964     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1965     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1966     bool dtz_available = true;
1967
1968     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1969     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1970     if (Cardinality > MaxCardinality)
1971     {
1972         Cardinality = MaxCardinality;
1973         ProbeDepth = 0;
1974     }
1975
1976     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1977     {
1978         // Rank moves using DTZ tables
1979         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1980
1981         if (!RootInTB)
1982         {
1983             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1984             dtz_available = false;
1985             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1986         }
1987     }
1988
1989     if (RootInTB)
1990     {
1991         // Sort moves according to TB rank
1992         std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
1993                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
1994
1995         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
1996         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
1997             Cardinality = 0;
1998     }
1999     else
2000     {
2001         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
2002         for (auto& m : rootMoves)
2003             m.tbRank = 0;
2004     }
2005 }