ba13680cecbb1e4ade4f3a6264218a2d9679e740
[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(223 * (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 + 509) / 1024 + (!i && r > 894);
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 > 13 ? 29 : 17 * d * d + 134 * d - 134;
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     uint64_t cnt, nodes = 0;
168     const bool leaf = (depth == 2);
169
170     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
171     {
172         if (Root && depth <= 1)
173             cnt = 1, nodes++;
174         else
175         {
176             pos.do_move(m, st);
177             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - 1);
178             nodes += cnt;
179             pos.undo_move(m);
180         }
181         if (Root)
182             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
183     }
184     return nodes;
185   }
186
187 } // namespace
188
189
190 /// Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
191
192 void Search::init() {
193
194   for (int i = 1; i < MAX_MOVES; ++i)
195       Reductions[i] = int((22.0 + std::log(Threads.size())) * std::log(i));
196 }
197
198
199 /// Search::clear() resets search state to its initial value
200
201 void Search::clear() {
202
203   Threads.main()->wait_for_search_finished();
204
205   Time.availableNodes = 0;
206   TT.clear();
207   Threads.clear();
208   Tablebases::init(Options["SyzygyPath"]); // Free mapped files
209 }
210
211
212 /// MainThread::search() is started when the program receives the UCI 'go'
213 /// command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
214
215 void MainThread::search() {
216
217   if (Limits.perft)
218   {
219       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft);
220       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
221       return;
222   }
223
224   Color us = rootPos.side_to_move();
225   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
226   TT.new_search();
227
228   Eval::verify_NNUE();
229
230   if (rootMoves.empty())
231   {
232       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
233       sync_cout << "info depth 0 score "
234                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
235                 << sync_endl;
236   }
237   else
238   {
239       Threads.start_searching(); // start non-main threads
240       Thread::search();          // main thread start searching
241   }
242
243   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
244   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
245   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
246   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
247   // until the GUI sends one of those commands.
248
249   while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
250   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
251
252   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
253   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
254   Threads.stop = true;
255
256   // Wait until all threads have finished
257   Threads.wait_for_search_finished();
258
259   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
260   // the available ones before exiting.
261   if (Limits.npmsec)
262       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
263
264   Thread* bestThread = this;
265
266   if (   int(Options["MultiPV"]) == 1
267       && !Limits.depth
268       && !(Skill(Options["Skill Level"]).enabled() || int(Options["UCI_LimitStrength"]))
269       && rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
270       bestThread = Threads.get_best_thread();
271
272   bestPreviousScore = 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   // To allow access to (ss-7) up to (ss+2), the stack must be oversized.
294   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
295   // which accesses its argument at ss-6, also near the root.
296   // The latter is needed for statScores and killer initialization.
297   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
298   Move  pv[MAX_PLY+1];
299   Value bestValue, alpha, beta, delta;
300   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
301   Depth lastBestMoveDepth = 0;
302   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
303   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
304   Color us = rootPos.side_to_move();
305   int iterIdx = 0;
306
307   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
308   for (int i = 7; i > 0; i--)
309       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
310
311   ss->pv = pv;
312
313   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
314   beta = VALUE_INFINITE;
315
316   if (mainThread)
317   {
318       if (mainThread->bestPreviousScore == VALUE_INFINITE)
319           for (int i = 0; i < 4; ++i)
320               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
321       else
322           for (int i = 0; i < 4; ++i)
323               mainThread->iterValue[i] = mainThread->bestPreviousScore;
324   }
325
326   std::copy(&lowPlyHistory[2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, &lowPlyHistory[0][0]);
327   std::fill(&lowPlyHistory[MAX_LPH - 2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, 0);
328
329   size_t multiPV = size_t(Options["MultiPV"]);
330
331   // Pick integer skill levels, but non-deterministically round up or down
332   // such that the average integer skill corresponds to the input floating point one.
333   // UCI_Elo is converted to a suitable fractional skill level, using anchoring
334   // to CCRL Elo (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo
335   // for match (TC 60+0.6) results spanning a wide range of k values.
336   PRNG rng(now());
337   double floatLevel = Options["UCI_LimitStrength"] ?
338                       Utility::clamp(std::pow((Options["UCI_Elo"] - 1346.6) / 143.4, 1 / 0.806), 0.0, 20.0) :
339                         double(Options["Skill Level"]);
340   int intLevel = int(floatLevel) +
341                  ((floatLevel - int(floatLevel)) * 1024 > rng.rand<unsigned>() % 1024  ? 1 : 0);
342   Skill skill(intLevel);
343
344   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
345   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
346   if (skill.enabled())
347       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
348
349   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
350   ttHitAverage = TtHitAverageWindow * TtHitAverageResolution / 2;
351
352   int ct = int(Options["Contempt"]) * PawnValueEg / 100; // From centipawns
353
354   // In analysis mode, adjust contempt in accordance with user preference
355   if (Limits.infinite || Options["UCI_AnalyseMode"])
356       ct =  Options["Analysis Contempt"] == "Off"  ? 0
357           : Options["Analysis Contempt"] == "Both" ? ct
358           : Options["Analysis Contempt"] == "White" && us == BLACK ? -ct
359           : Options["Analysis Contempt"] == "Black" && us == WHITE ? -ct
360           : ct;
361
362   // Evaluation score is from the white point of view
363   contempt = (us == WHITE ?  make_score(ct, ct / 2)
364                           : -make_score(ct, ct / 2));
365
366   int searchAgainCounter = 0;
367
368   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
369   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
370          && !Threads.stop
371          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth > Limits.depth))
372   {
373       // Age out PV variability metric
374       if (mainThread)
375           totBestMoveChanges /= 2;
376
377       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
378       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
379       for (RootMove& rm : rootMoves)
380           rm.previousScore = rm.score;
381
382       size_t pvFirst = 0;
383       pvLast = 0;
384
385       if (!Threads.increaseDepth)
386          searchAgainCounter++;
387
388       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
389       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
390       {
391           if (pvIdx == pvLast)
392           {
393               pvFirst = pvLast;
394               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
395                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
396                       break;
397           }
398
399           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
400           selDepth = 0;
401
402           // Reset aspiration window starting size
403           if (rootDepth >= 4)
404           {
405               Value prev = rootMoves[pvIdx].previousScore;
406               delta = Value(17);
407               alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
408               beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
409
410               // Adjust contempt based on root move's previousScore (dynamic contempt)
411               int dct = ct + (105 - ct / 2) * prev / (abs(prev) + 149);
412
413               contempt = (us == WHITE ?  make_score(dct, dct / 2)
414                                       : -make_score(dct, dct / 2));
415           }
416
417           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
418           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
419           // high/low anymore.
420           int failedHighCnt = 0;
421           while (true)
422           {
423               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - searchAgainCounter);
424               bestValue = ::search<PV>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
425
426               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
427               // is done with a stable algorithm because all the values but the
428               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
429               // and we want to keep the same order for all the moves except the
430               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
431               // search the already searched PV lines are preserved.
432               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
433
434               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
435               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
436               // the previous iteration.
437               if (Threads.stop)
438                   break;
439
440               // When failing high/low give some update (without cluttering
441               // the UI) before a re-search.
442               if (   mainThread
443                   && multiPV == 1
444                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
445                   && Time.elapsed() > 3000)
446                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
447
448               // In case of failing low/high increase aspiration window and
449               // re-search, otherwise exit the loop.
450               if (bestValue <= alpha)
451               {
452                   beta = (alpha + beta) / 2;
453                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
454
455                   failedHighCnt = 0;
456                   if (mainThread)
457                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
458               }
459               else if (bestValue >= beta)
460               {
461                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
462                   ++failedHighCnt;
463               }
464               else
465               {
466                   ++rootMoves[pvIdx].bestMoveCount;
467                   break;
468               }
469
470               delta += delta / 4 + 5;
471
472               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
473           }
474
475           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
476           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
477
478           if (    mainThread
479               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
480               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
481       }
482
483       if (!Threads.stop)
484           completedDepth = rootDepth;
485
486       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove) {
487          lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
488          lastBestMoveDepth = rootDepth;
489       }
490
491       // Have we found a "mate in x"?
492       if (   Limits.mate
493           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
494           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
495           Threads.stop = true;
496
497       if (!mainThread)
498           continue;
499
500       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
501       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
502           skill.pick_best(multiPV);
503
504       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
505       if (    Limits.use_time_management()
506           && !Threads.stop
507           && !mainThread->stopOnPonderhit)
508       {
509           double fallingEval = (318 + 6 * (mainThread->bestPreviousScore - bestValue)
510                                     + 6 * (mainThread->iterValue[iterIdx] - bestValue)) / 825.0;
511           fallingEval = Utility::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
512
513           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
514           timeReduction = lastBestMoveDepth + 9 < completedDepth ? 1.92 : 0.95;
515           double reduction = (1.47 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.32 * timeReduction);
516
517           // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
518           for (Thread* th : Threads)
519           {
520               totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
521               th->bestMoveChanges = 0;
522           }
523           double bestMoveInstability = 1 + totBestMoveChanges / Threads.size();
524
525           double totalTime = rootMoves.size() == 1 ? 0 :
526                              Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability;
527
528           // Stop the search if we have exceeded the totalTime, at least 1ms search
529           if (Time.elapsed() > totalTime)
530           {
531               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
532               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
533               if (mainThread->ponder)
534                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
535               else
536                   Threads.stop = true;
537           }
538           else if (   Threads.increaseDepth
539                    && !mainThread->ponder
540                    && Time.elapsed() > totalTime * 0.58)
541                    Threads.increaseDepth = false;
542           else
543                    Threads.increaseDepth = true;
544       }
545
546       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
547       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
548   }
549
550   if (!mainThread)
551       return;
552
553   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
554
555   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
556   if (skill.enabled())
557       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
558                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
559 }
560
561
562 namespace {
563
564   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
565
566   template <NodeType NT>
567   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
568
569     constexpr bool PvNode = NT == PV;
570     const bool rootNode = PvNode && ss->ply == 0;
571
572     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
573     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
574     if (   pos.rule50_count() >= 3
575         && alpha < VALUE_DRAW
576         && !rootNode
577         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
578     {
579         alpha = value_draw(pos.this_thread());
580         if (alpha >= beta)
581             return alpha;
582     }
583
584     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
585     if (depth <= 0)
586         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
587
588     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
589     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
590     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
591     assert(!(PvNode && cutNode));
592
593     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
594     StateInfo st;
595     TTEntry* tte;
596     Key posKey;
597     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
598     Depth extension, newDepth;
599     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue, probCutBeta;
600     bool ttHit, ttPv, formerPv, givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
601     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning,
602          ttCapture, singularQuietLMR;
603     Piece movedPiece;
604     int moveCount, captureCount, quietCount;
605
606     // Step 1. Initialize node
607     Thread* thisThread = pos.this_thread();
608     ss->inCheck = pos.checkers();
609     priorCapture = pos.captured_piece();
610     Color us = pos.side_to_move();
611     moveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
612     bestValue = -VALUE_INFINITE;
613     maxValue = VALUE_INFINITE;
614
615     // Check for the available remaining time
616     if (thisThread == Threads.main())
617         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
618
619     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
620     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
621         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
622
623     if (!rootNode)
624     {
625         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
626         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
627             || pos.is_draw(ss->ply)
628             || ss->ply >= MAX_PLY)
629             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
630                                                         : value_draw(pos.this_thread());
631
632         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
633         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
634         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
635         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
636         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
637         // mate. In this case return a fail-high score.
638         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
639         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
640         if (alpha >= beta)
641             return alpha;
642     }
643
644     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
645
646     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
647     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
648     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
649     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
650
651     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
652     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
653     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
654     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
655     // LMR which are based on the statScore of parent position.
656     if (rootNode)
657         (ss+4)->statScore = 0;
658     else
659         (ss+2)->statScore = 0;
660
661     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
662     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
663     // position key in case of an excluded move.
664     excludedMove = ss->excludedMove;
665     posKey = excludedMove == MOVE_NONE ? pos.key() : pos.key() ^ make_key(excludedMove);
666     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
667     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
668     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
669             : ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
670     ttPv = PvNode || (ttHit && tte->is_pv());
671     formerPv = ttPv && !PvNode;
672
673     if (   ttPv
674         && depth > 12
675         && ss->ply - 1 < MAX_LPH
676         && !priorCapture
677         && is_ok((ss-1)->currentMove))
678         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply - 1][from_to((ss-1)->currentMove)] << stat_bonus(depth - 5);
679
680     // thisThread->ttHitAverage can be used to approximate the running average of ttHit
681     thisThread->ttHitAverage =   (TtHitAverageWindow - 1) * thisThread->ttHitAverage / TtHitAverageWindow
682                                 + TtHitAverageResolution * ttHit;
683
684     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
685     if (  !PvNode
686         && ttHit
687         && tte->depth() >= depth
688         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
689         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
690                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
691     {
692         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
693         if (ttMove)
694         {
695             if (ttValue >= beta)
696             {
697                 if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
698                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth), depth);
699
700                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply
701                 if ((ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
702                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
703             }
704             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
705             else if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
706             {
707                 int penalty = -stat_bonus(depth);
708                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
709                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
710             }
711         }
712
713         if (pos.rule50_count() < 90)
714             return ttValue;
715     }
716
717     // Step 5. Tablebases probe
718     if (!rootNode && TB::Cardinality)
719     {
720         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
721
722         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
723             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
724             &&  pos.rule50_count() == 0
725             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
726         {
727             TB::ProbeState err;
728             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
729
730             // Force check of time on the next occasion
731             if (thisThread == Threads.main())
732                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
733
734             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
735             {
736                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
737
738                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
739
740                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
741                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
742                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
743                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
744
745                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
746                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
747
748                 if (    b == BOUND_EXACT
749                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
750                 {
751                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ttPv, b,
752                               std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
753                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
754
755                     return value;
756                 }
757
758                 if (PvNode)
759                 {
760                     if (b == BOUND_LOWER)
761                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
762                     else
763                         maxValue = value;
764                 }
765             }
766         }
767     }
768
769     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
770
771     // Step 6. Static evaluation of the position
772     if (ss->inCheck)
773     {
774         // Skip early pruning when in check
775         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
776         improving = false;
777         goto moves_loop;
778     }
779     else if (ttHit)
780     {
781         // Never assume anything about values stored in TT
782         ss->staticEval = eval = tte->eval();
783         if (eval == VALUE_NONE)
784             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
785
786         if (eval == VALUE_DRAW)
787             eval = value_draw(thisThread);
788
789         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
790         if (    ttValue != VALUE_NONE
791             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
792             eval = ttValue;
793     }
794     else
795     {
796         if ((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL)
797             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
798         else
799             ss->staticEval = eval = -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
800
801         tte->save(posKey, VALUE_NONE, ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
802     }
803
804     // Step 7. Razoring (~1 Elo)
805     if (   !rootNode // The required rootNode PV handling is not available in qsearch
806         &&  depth == 1
807         &&  eval <= alpha - RazorMargin)
808         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
809
810     improving =  (ss-2)->staticEval == VALUE_NONE ? (ss->staticEval > (ss-4)->staticEval
811               || (ss-4)->staticEval == VALUE_NONE) : ss->staticEval > (ss-2)->staticEval;
812
813     // Step 8. Futility pruning: child node (~50 Elo)
814     if (   !PvNode
815         &&  depth < 8
816         &&  eval - futility_margin(depth, improving) >= beta
817         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN) // Do not return unproven wins
818         return eval;
819
820     // Step 9. Null move search with verification search (~40 Elo)
821     if (   !PvNode
822         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
823         && (ss-1)->statScore < 22977
824         &&  eval >= beta
825         &&  eval >= ss->staticEval
826         &&  ss->staticEval >= beta - 30 * depth - 28 * improving + 84 * ttPv + 182
827         && !excludedMove
828         &&  pos.non_pawn_material(us)
829         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
830     {
831         assert(eval - beta >= 0);
832
833         // Null move dynamic reduction based on depth and value
834         Depth R = (817 + 71 * depth) / 213 + std::min(int(eval - beta) / 192, 3);
835
836         ss->currentMove = MOVE_NULL;
837         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
838
839         pos.do_null_move(st);
840
841         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
842
843         pos.undo_null_move();
844
845         if (nullValue >= beta)
846         {
847             // Do not return unproven mate or TB scores
848             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
849                 nullValue = beta;
850
851             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 13))
852                 return nullValue;
853
854             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
855
856             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
857             // for us, until ply exceeds nmpMinPly.
858             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
859             thisThread->nmpColor = us;
860
861             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
862
863             thisThread->nmpMinPly = 0;
864
865             if (v >= beta)
866                 return nullValue;
867         }
868     }
869
870     probCutBeta = beta + 176 - 49 * improving;
871
872     // Step 10. ProbCut (~10 Elo)
873     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
874     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
875     if (   !PvNode
876         &&  depth > 4
877         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
878         // if value from transposition table is lower than probCutBeta, don't attempt probCut
879         // there and in further interactions with transposition table cutoff depth is set to depth - 3
880         // because probCut search has depth set to depth - 4 but we also do a move before it
881         // so effective depth is equal to depth - 3
882         && !(   ttHit 
883              && tte->depth() >= depth - 3 
884              && ttValue != VALUE_NONE
885              && ttValue < probCutBeta))
886     {
887         // if ttMove is a capture and value from transposition table is good enough produce probCut
888         // cutoff without digging into actual probCut search
889         if (   ttHit
890             && tte->depth() >= depth - 3
891             && ttValue != VALUE_NONE
892             && ttValue >= probCutBeta
893             && ttMove
894             && pos.capture_or_promotion(ttMove))
895             return probCutBeta;
896
897         assert(probCutBeta < VALUE_INFINITE);
898         MovePicker mp(pos, ttMove, probCutBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
899         int probCutCount = 0;
900
901         while (   (move = mp.next_move()) != MOVE_NONE
902                && probCutCount < 2 + 2 * cutNode)
903             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
904             {
905                 assert(pos.capture_or_promotion(move));
906                 assert(depth >= 5);
907
908                 captureOrPromotion = true;
909                 probCutCount++;
910
911                 ss->currentMove = move;
912                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
913                                                                           [captureOrPromotion]
914                                                                           [pos.moved_piece(move)]
915                                                                           [to_sq(move)];
916
917                 pos.do_move(move, st);
918
919                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
920                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1);
921
922                 // If the qsearch held, perform the regular search
923                 if (value >= probCutBeta)
924                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1, depth - 4, !cutNode);
925
926                 pos.undo_move(move);
927
928                 if (value >= probCutBeta)
929                 {
930                     // if transposition table doesn't have equal or more deep info write probCut data into it
931                     if ( !(ttHit
932                        && tte->depth() >= depth - 3
933                        && ttValue != VALUE_NONE))
934                         tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ttPv,
935                             BOUND_LOWER,
936                             depth - 3, move, ss->staticEval);
937                     return value;
938                 }
939             }
940     }
941
942     // Step 11. If the position is not in TT, decrease depth by 2
943     if (   PvNode
944         && depth >= 6
945         && !ttMove)
946         depth -= 2;
947
948 moves_loop: // When in check, search starts from here
949
950     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
951                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
952                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
953
954     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
955
956     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
957                                       &thisThread->lowPlyHistory,
958                                       &captureHistory,
959                                       contHist,
960                                       countermove,
961                                       ss->killers,
962                                       ss->ply);
963
964     value = bestValue;
965     singularQuietLMR = moveCountPruning = false;
966     ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
967
968     // Mark this node as being searched
969     ThreadHolding th(thisThread, posKey, ss->ply);
970
971     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
972     // or a beta cutoff occurs.
973     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
974     {
975       assert(is_ok(move));
976
977       if (move == excludedMove)
978           continue;
979
980       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
981       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
982       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
983       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
984       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
985                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
986           continue;
987
988       // Check for legality
989       if (!rootNode && !pos.legal(move))
990           continue;
991
992       ss->moveCount = ++moveCount;
993
994       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
995           sync_cout << "info depth " << depth
996                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
997                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
998       if (PvNode)
999           (ss+1)->pv = nullptr;
1000
1001       extension = 0;
1002       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1003       movedPiece = pos.moved_piece(move);
1004       givesCheck = pos.gives_check(move);
1005
1006       // Calculate new depth for this move
1007       newDepth = depth - 1;
1008
1009       // Step 13. Pruning at shallow depth (~200 Elo)
1010       if (  !rootNode
1011           && pos.non_pawn_material(us)
1012           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
1013       {
1014           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold
1015           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
1016
1017           // Reduced depth of the next LMR search
1018           int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount), 0);
1019
1020           if (   !captureOrPromotion
1021               && !givesCheck)
1022           {
1023               // Countermoves based pruning (~20 Elo)
1024               if (   lmrDepth < 4 + ((ss-1)->statScore > 0 || (ss-1)->moveCount == 1)
1025                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1026                   && (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1027                   continue;
1028
1029               // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
1030               if (   lmrDepth < 7
1031                   && !ss->inCheck
1032                   && ss->staticEval + 283 + 170 * lmrDepth <= alpha
1033                   &&  (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1034                     + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1035                     + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1036                     + (*contHist[5])[movedPiece][to_sq(move)] / 2 < 27376)
1037                   continue;
1038
1039               // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
1040               if (!pos.see_ge(move, Value(-(29 - std::min(lmrDepth, 18)) * lmrDepth * lmrDepth)))
1041                   continue;
1042           }
1043           else
1044           {
1045               // Capture history based pruning when the move doesn't give check
1046               if (   !givesCheck
1047                   && lmrDepth < 1
1048                   && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] < 0)
1049                   continue;
1050
1051               // Futility pruning for captures
1052               if (   !givesCheck
1053                   && lmrDepth < 6
1054                   && !(PvNode && abs(bestValue) < 2)
1055                   && PieceValue[MG][type_of(movedPiece)] >= PieceValue[MG][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))]
1056                   && !ss->inCheck
1057                   && ss->staticEval + 169 + 244 * lmrDepth
1058                      + PieceValue[MG][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] <= alpha)
1059                   continue;
1060
1061               // See based pruning
1062               if (!pos.see_ge(move, Value(-221) * depth)) // (~25 Elo)
1063                   continue;
1064           }
1065       }
1066
1067       // Step 14. Extensions (~75 Elo)
1068
1069       // Singular extension search (~70 Elo). If all moves but one fail low on a
1070       // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1071       // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1072       // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1073       // result is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove.
1074       if (    depth >= 7
1075           &&  move == ttMove
1076           && !rootNode
1077           && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1078        /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1079           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1080           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1081           &&  tte->depth() >= depth - 3)
1082       {
1083           Value singularBeta = ttValue - ((formerPv + 4) * depth) / 2;
1084           Depth singularDepth = (depth - 1 + 3 * formerPv) / 2;
1085           ss->excludedMove = move;
1086           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1087           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1088
1089           if (value < singularBeta)
1090           {
1091               extension = 1;
1092               singularQuietLMR = !ttCapture;
1093           }
1094
1095           // Multi-cut pruning
1096           // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1097           // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1098           // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1099           // a soft bound.
1100           else if (singularBeta >= beta)
1101               return singularBeta;
1102
1103           // If the eval of ttMove is greater than beta we try also if there is another
1104           // move that pushes it over beta, if so also produce a cutoff.
1105           else if (ttValue >= beta)
1106           {
1107               ss->excludedMove = move;
1108               value = search<NonPV>(pos, ss, beta - 1, beta, (depth + 3) / 2, cutNode);
1109               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1110
1111               if (value >= beta)
1112                   return beta;
1113           }
1114       }
1115
1116       // Check extension (~2 Elo)
1117       else if (    givesCheck
1118                && (pos.is_discovery_check_on_king(~us, move) || pos.see_ge(move)))
1119           extension = 1;
1120
1121       // Last captures extension
1122       else if (   PieceValue[EG][pos.captured_piece()] > PawnValueEg
1123                && pos.non_pawn_material() <= 2 * RookValueMg)
1124           extension = 1;
1125
1126       // Castling extension
1127       if (   type_of(move) == CASTLING
1128           && popcount(pos.pieces(us) & ~pos.pieces(PAWN) & (to_sq(move) & KingSide ? KingSide : QueenSide)) <= 2)
1129           extension = 1;
1130
1131       // Late irreversible move extension
1132       if (   move == ttMove
1133           && pos.rule50_count() > 80
1134           && (captureOrPromotion || type_of(movedPiece) == PAWN))
1135           extension = 2;
1136
1137       // Add extension to new depth
1138       newDepth += extension;
1139
1140       // Speculative prefetch as early as possible
1141       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1142
1143       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1144       ss->currentMove = move;
1145       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1146                                                                 [captureOrPromotion]
1147                                                                 [movedPiece]
1148                                                                 [to_sq(move)];
1149
1150       // Step 15. Make the move
1151       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1152
1153       // Step 16. Reduced depth search (LMR, ~200 Elo). If the move fails high it will be
1154       // re-searched at full depth.
1155       if (    depth >= 3
1156           &&  moveCount > 1 + 2 * rootNode + 2 * (PvNode && abs(bestValue) < 2)
1157           && (!rootNode || thisThread->best_move_count(move) == 0)
1158           && (  !captureOrPromotion
1159               || moveCountPruning
1160               || ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] <= alpha
1161               || cutNode
1162               || thisThread->ttHitAverage < 427 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024))
1163       {
1164           Depth r = reduction(improving, depth, moveCount);
1165
1166           // Decrease reduction at non-check cut nodes for second move at low depths
1167           if (   cutNode
1168               && depth <= 10
1169               && moveCount <= 2
1170               && !ss->inCheck)
1171               r--;
1172
1173           // Decrease reduction if the ttHit running average is large
1174           if (thisThread->ttHitAverage > 509 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024)
1175               r--;
1176
1177           // Reduction if other threads are searching this position
1178           if (th.marked())
1179               r++;
1180
1181           // Decrease reduction if position is or has been on the PV (~10 Elo)
1182           if (ttPv)
1183               r -= 2;
1184
1185           if (moveCountPruning && !formerPv)
1186               r++;
1187
1188           // Decrease reduction if opponent's move count is high (~5 Elo)
1189           if ((ss-1)->moveCount > 13)
1190               r--;
1191
1192           // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~3 Elo)
1193           if (singularQuietLMR)
1194               r -= 1 + formerPv;
1195
1196           if (!captureOrPromotion)
1197           {
1198               // Increase reduction if ttMove is a capture (~5 Elo)
1199               if (ttCapture)
1200                   r++;
1201
1202               // Increase reduction for cut nodes (~10 Elo)
1203               if (cutNode)
1204                   r += 2;
1205
1206               // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
1207               // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
1208               // hence break make_move(). (~2 Elo)
1209               else if (    type_of(move) == NORMAL
1210                        && !pos.see_ge(reverse_move(move)))
1211                   r -= 2 + ttPv - (type_of(movedPiece) == PAWN);
1212
1213               ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1214                              + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1215                              + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1216                              + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1217                              - 5287;
1218
1219               // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score (~10 Elo)
1220               if (ss->statScore >= -106 && (ss-1)->statScore < -104)
1221                   r--;
1222
1223               else if ((ss-1)->statScore >= -119 && ss->statScore < -140)
1224                   r++;
1225
1226               // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1227               r -= ss->statScore / 14884;
1228           }
1229           else
1230           {
1231             // Increase reduction for captures/promotions if late move and at low depth
1232             if (depth < 8 && moveCount > 2)
1233                 r++;
1234
1235             // Unless giving check, this capture is likely bad
1236             if (   !givesCheck
1237                 && ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] + 213 * depth <= alpha)
1238                 r++;
1239           }
1240
1241           Depth d = Utility::clamp(newDepth - r, 1, newDepth);
1242
1243           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1244
1245           doFullDepthSearch = value > alpha && d != newDepth;
1246
1247           didLMR = true;
1248       }
1249       else
1250       {
1251           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1252
1253           didLMR = false;
1254       }
1255
1256       // Step 17. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1257       if (doFullDepthSearch)
1258       {
1259           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1260
1261           if (didLMR && !captureOrPromotion)
1262           {
1263               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1264                                         : -stat_bonus(newDepth);
1265
1266               if (move == ss->killers[0])
1267                   bonus += bonus / 4;
1268
1269               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1270           }
1271       }
1272
1273       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1274       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1275       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1276       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1277       {
1278           (ss+1)->pv = pv;
1279           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1280
1281           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false);
1282       }
1283
1284       // Step 18. Undo move
1285       pos.undo_move(move);
1286
1287       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1288
1289       // Step 19. Check for a new best move
1290       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1291       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1292       // updating best move, PV and TT.
1293       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1294           return VALUE_ZERO;
1295
1296       if (rootNode)
1297       {
1298           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1299                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1300
1301           // PV move or new best move?
1302           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1303           {
1304               rm.score = value;
1305               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1306               rm.pv.resize(1);
1307
1308               assert((ss+1)->pv);
1309
1310               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1311                   rm.pv.push_back(*m);
1312
1313               // We record how often the best move has been changed in each
1314               // iteration. This information is used for time management: when
1315               // the best move changes frequently, we allocate some more time.
1316               if (moveCount > 1)
1317                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1318           }
1319           else
1320               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1321               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1322               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1323               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1324       }
1325
1326       if (value > bestValue)
1327       {
1328           bestValue = value;
1329
1330           if (value > alpha)
1331           {
1332               bestMove = move;
1333
1334               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1335                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1336
1337               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1338                   alpha = value;
1339               else
1340               {
1341                   assert(value >= beta); // Fail high
1342                   ss->statScore = 0;
1343                   break;
1344               }
1345           }
1346       }
1347
1348       if (move != bestMove)
1349       {
1350           if (captureOrPromotion && captureCount < 32)
1351               capturesSearched[captureCount++] = move;
1352
1353           else if (!captureOrPromotion && quietCount < 64)
1354               quietsSearched[quietCount++] = move;
1355       }
1356     }
1357
1358     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1359     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1360     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1361     /*
1362        if (Threads.stop)
1363         return VALUE_DRAW;
1364     */
1365
1366     // Step 20. Check for mate and stalemate
1367     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1368     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1369     // return a fail low score.
1370
1371     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1372
1373     if (!moveCount)
1374         bestValue = excludedMove ? alpha
1375                    :     ss->inCheck ? mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1376
1377     else if (bestMove)
1378         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1379                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1380
1381     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1382     else if (   (depth >= 3 || PvNode)
1383              && !priorCapture)
1384         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth));
1385
1386     if (PvNode)
1387         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1388
1389     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1390         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ttPv,
1391                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1392                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1393                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1394
1395     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1396
1397     return bestValue;
1398   }
1399
1400
1401   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1402   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1403   template <NodeType NT>
1404   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1405
1406     constexpr bool PvNode = NT == PV;
1407
1408     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1409     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1410     assert(depth <= 0);
1411
1412     Move pv[MAX_PLY+1];
1413     StateInfo st;
1414     TTEntry* tte;
1415     Key posKey;
1416     Move ttMove, move, bestMove;
1417     Depth ttDepth;
1418     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1419     bool ttHit, pvHit, givesCheck, captureOrPromotion;
1420     int moveCount;
1421
1422     if (PvNode)
1423     {
1424         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1425         (ss+1)->pv = pv;
1426         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1427     }
1428
1429     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1430     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
1431     bestMove = MOVE_NONE;
1432     ss->inCheck = pos.checkers();
1433     moveCount = 0;
1434
1435     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1436     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1437         || ss->ply >= MAX_PLY)
1438         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1439
1440     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1441
1442     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1443     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1444     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1445     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1446                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1447     // Transposition table lookup
1448     posKey = pos.key();
1449     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
1450     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1451     ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1452     pvHit = ttHit && tte->is_pv();
1453
1454     if (  !PvNode
1455         && ttHit
1456         && tte->depth() >= ttDepth
1457         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1458         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1459                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
1460         return ttValue;
1461
1462     // Evaluate the position statically
1463     if (ss->inCheck)
1464     {
1465         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1466         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1467     }
1468     else
1469     {
1470         if (ttHit)
1471         {
1472             // Never assume anything about values stored in TT
1473             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1474                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1475
1476             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1477             if (    ttValue != VALUE_NONE
1478                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1479                 bestValue = ttValue;
1480         }
1481         else
1482             ss->staticEval = bestValue =
1483             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1484                                              : -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
1485
1486         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1487         if (bestValue >= beta)
1488         {
1489             if (!ttHit)
1490                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1491                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1492
1493             return bestValue;
1494         }
1495
1496         if (PvNode && bestValue > alpha)
1497             alpha = bestValue;
1498
1499         futilityBase = bestValue + 145;
1500     }
1501
1502     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1503                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1504                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1505
1506     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1507     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1508     // queen and checking knight promotions, and other checks(only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1509     // will be generated.
1510     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1511                                       &thisThread->captureHistory,
1512                                       contHist,
1513                                       to_sq((ss-1)->currentMove));
1514
1515     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1516     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1517     {
1518       assert(is_ok(move));
1519
1520       givesCheck = pos.gives_check(move);
1521       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1522
1523       moveCount++;
1524
1525       // Futility pruning
1526       if (   !ss->inCheck
1527           && !givesCheck
1528           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1529           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1530       {
1531           assert(type_of(move) != ENPASSANT); // Due to !pos.advanced_pawn_push
1532
1533           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1534
1535           if (futilityValue <= alpha)
1536           {
1537               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1538               continue;
1539           }
1540
1541           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1542           {
1543               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1544               continue;
1545           }
1546       }
1547
1548       // Do not search moves with negative SEE values
1549       if (  !ss->inCheck && !pos.see_ge(move))
1550           continue;
1551
1552       // Speculative prefetch as early as possible
1553       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1554
1555       // Check for legality just before making the move
1556       if (!pos.legal(move))
1557       {
1558           moveCount--;
1559           continue;
1560       }
1561
1562       ss->currentMove = move;
1563       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1564                                                                 [captureOrPromotion]
1565                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1566                                                                 [to_sq(move)];
1567
1568       // Make and search the move
1569       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1570       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1571       pos.undo_move(move);
1572
1573       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1574
1575       // Check for a new best move
1576       if (value > bestValue)
1577       {
1578           bestValue = value;
1579
1580           if (value > alpha)
1581           {
1582               bestMove = move;
1583
1584               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1585                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1586
1587               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1588                   alpha = value;
1589               else
1590                   break; // Fail high
1591           }
1592        }
1593     }
1594
1595     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1596     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1597     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1598         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1599
1600     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1601               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1602               PvNode && bestValue > oldAlpha  ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1603               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1604
1605     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1606
1607     return bestValue;
1608   }
1609
1610
1611   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1612   // "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1613   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1614
1615   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1616
1617     assert(v != VALUE_NONE);
1618
1619     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1620           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1621   }
1622
1623
1624   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1625   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1626   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root". However,
1627   // for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1628   // and the graph history interaction, we return an optimal TB score instead.
1629
1630   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1631
1632     if (v == VALUE_NONE)
1633         return VALUE_NONE;
1634
1635     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1636     {
1637         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1638             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1639
1640         return v - ply;
1641     }
1642
1643     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1644     {
1645         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1646             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1647
1648         return v + ply;
1649     }
1650
1651     return v;
1652   }
1653
1654
1655   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1656
1657   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1658
1659     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1660         *pv++ = *childPv++;
1661     *pv = MOVE_NONE;
1662   }
1663
1664
1665   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1666
1667   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1668                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1669
1670     int bonus1, bonus2;
1671     Color us = pos.side_to_move();
1672     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1673     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1674     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1675     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1676
1677     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1678     bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1               // larger bonus
1679                                             : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
1680
1681     if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1682     {
1683         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2, depth);
1684
1685         // Decrease all the non-best quiet moves
1686         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1687         {
1688             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1689             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1690         }
1691     }
1692     else
1693         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1694
1695     // Extra penalty for a quiet TT or main killer move in previous ply when it gets refuted
1696     if (   ((ss-1)->moveCount == 1 || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1697         && !pos.captured_piece())
1698             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1699
1700     // Decrease all the non-best capture moves
1701     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1702     {
1703         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1704         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1705         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1706     }
1707   }
1708
1709
1710   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1711   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1712
1713   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1714
1715     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1716     {
1717         if (ss->inCheck && i > 2)
1718             break;
1719         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1720             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1721     }
1722   }
1723
1724
1725   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1726
1727   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth) {
1728
1729     if (ss->killers[0] != move)
1730     {
1731         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1732         ss->killers[0] = move;
1733     }
1734
1735     Color us = pos.side_to_move();
1736     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1737     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1738     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1739
1740     if (type_of(pos.moved_piece(move)) != PAWN)
1741         thisThread->mainHistory[us][from_to(reverse_move(move))] << -bonus;
1742
1743     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1744     {
1745         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1746         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1747     }
1748
1749     if (depth > 11 && ss->ply < MAX_LPH)
1750         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply][from_to(move)] << stat_bonus(depth - 7);
1751   }
1752
1753   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1754   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1755
1756   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1757
1758     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1759     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1760
1761     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1762     Value topScore = rootMoves[0].score;
1763     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1764     int weakness = 120 - 2 * level;
1765     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1766
1767     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1768     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1769     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1770     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1771     {
1772         // This is our magic formula
1773         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1774                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1775
1776         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1777         {
1778             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1779             best = rootMoves[i].pv[0];
1780         }
1781     }
1782
1783     return best;
1784   }
1785
1786 } // namespace
1787
1788
1789 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1790 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1791
1792 void MainThread::check_time() {
1793
1794   if (--callsCnt > 0)
1795       return;
1796
1797   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1798   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1799
1800   static TimePoint lastInfoTime = now();
1801
1802   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1803   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1804
1805   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1806   {
1807       lastInfoTime = tick;
1808       dbg_print();
1809   }
1810
1811   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1812   if (ponder)
1813       return;
1814
1815   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1816       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1817       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1818       Threads.stop = true;
1819 }
1820
1821
1822 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1823 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1824
1825 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1826
1827   std::stringstream ss;
1828   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1829   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1830   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1831   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1832   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1833   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1834
1835   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1836   {
1837       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1838
1839       if (depth == 1 && !updated)
1840           continue;
1841
1842       Depth d = updated ? depth : depth - 1;
1843       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1844
1845       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1846       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1847
1848       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1849           ss << "\n";
1850
1851       ss << "info"
1852          << " depth "    << d
1853          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1854          << " multipv "  << i + 1
1855          << " score "    << UCI::value(v);
1856
1857       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1858           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1859
1860       if (!tb && i == pvIdx)
1861           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1862
1863       ss << " nodes "    << nodesSearched
1864          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1865
1866       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1867           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1868
1869       ss << " tbhits "   << tbHits
1870          << " time "     << elapsed
1871          << " pv";
1872
1873       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1874           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1875   }
1876
1877   return ss.str();
1878 }
1879
1880
1881 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1882 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1883 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1884 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1885
1886 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1887
1888     StateInfo st;
1889     bool ttHit;
1890
1891     assert(pv.size() == 1);
1892
1893     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1894         return false;
1895
1896     pos.do_move(pv[0], st);
1897     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1898
1899     if (ttHit)
1900     {
1901         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1902         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1903             pv.push_back(m);
1904     }
1905
1906     pos.undo_move(pv[0]);
1907     return pv.size() > 1;
1908 }
1909
1910 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1911
1912     RootInTB = false;
1913     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1914     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1915     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1916     bool dtz_available = true;
1917
1918     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1919     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1920     if (Cardinality > MaxCardinality)
1921     {
1922         Cardinality = MaxCardinality;
1923         ProbeDepth = 0;
1924     }
1925
1926     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1927     {
1928         // Rank moves using DTZ tables
1929         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1930
1931         if (!RootInTB)
1932         {
1933             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1934             dtz_available = false;
1935             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1936         }
1937     }
1938
1939     if (RootInTB)
1940     {
1941         // Sort moves according to TB rank
1942         std::sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
1943                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
1944
1945         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
1946         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
1947             Cardinality = 0;
1948     }
1949     else
1950     {
1951         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
1952         for (auto& m : rootMoves)
1953             m.tbRank = 0;
1954     }
1955 }