]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/search.cpp
ed81263a364f78a6dd8e37f3cbd85f3d2f800946
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2023 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 #include "nnue/evaluate_nnue.h"
38
39 namespace Stockfish {
40
41 namespace Search {
42
43   LimitsType Limits;
44 }
45
46 namespace Tablebases {
47
48   int Cardinality;
49   bool RootInTB;
50   bool UseRule50;
51   Depth ProbeDepth;
52 }
53
54 namespace TB = Tablebases;
55
56 using std::string;
57 using Eval::evaluate;
58 using namespace Search;
59
60 namespace {
61
62   // Different node types, used as a template parameter
63   enum NodeType { NonPV, PV, Root };
64
65   // Futility margin
66   Value futility_margin(Depth d, bool improving) {
67     return Value(154 * (d - improving));
68   }
69
70   // Reductions lookup table, initialized at startup
71   int Reductions[MAX_MOVES]; // [depth or moveNumber]
72
73   Depth reduction(bool i, Depth d, int mn, Value delta, Value rootDelta) {
74     int r = Reductions[d] * Reductions[mn];
75     return (r + 1449 - int(delta) * 937 / int(rootDelta)) / 1024 + (!i && r > 941);
76   }
77
78   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
79     return improving ? (3 + depth * depth)
80                      : (3 + depth * depth) / 2;
81   }
82
83   // History and stats update bonus, based on depth
84   int stat_bonus(Depth d) {
85     return std::min(341 * d - 470, 1710);
86   }
87
88   // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3-fold blindness
89   Value value_draw(const Thread* thisThread) {
90     return VALUE_DRAW - 1 + Value(thisThread->nodes & 0x2);
91   }
92
93   // Skill structure is used to implement strength limit. If we have an uci_elo then
94   // we convert it to a suitable fractional skill level using anchoring to CCRL Elo
95   // (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo for match (TC 60+0.6)
96   // results spanning a wide range of k values.
97   struct Skill {
98     Skill(int skill_level, int uci_elo) {
99         if (uci_elo)
100         {
101             double e = double(uci_elo - 1320) / (3190 - 1320);
102             level = std::clamp((((37.2473 * e - 40.8525) * e + 22.2943) * e - 0.311438), 0.0, 19.0);
103         }
104         else
105             level = double(skill_level);
106     }
107     bool enabled() const { return level < 20.0; }
108     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + int(level); }
109     Move pick_best(size_t multiPV);
110
111     double level;
112     Move best = MOVE_NONE;
113   };
114
115   template <NodeType nodeType>
116   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
117
118   template <NodeType nodeType>
119   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
120
121   Value value_to_tt(Value v, int ply);
122   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c);
123   void update_pv(Move* pv, Move move, const Move* childPv);
124   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
125   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus);
126   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
127                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth);
128
129   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
130   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
131   template<bool Root>
132   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
133
134     StateInfo st;
135     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
136
137     uint64_t cnt, nodes = 0;
138     const bool leaf = (depth == 2);
139
140     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
141     {
142         if (Root && depth <= 1)
143             cnt = 1, nodes++;
144         else
145         {
146             pos.do_move(m, st);
147             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - 1);
148             nodes += cnt;
149             pos.undo_move(m);
150         }
151         if (Root)
152             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
153     }
154     return nodes;
155   }
156
157 } // namespace
158
159
160 /// Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
161
162 void Search::init() {
163
164   for (int i = 1; i < MAX_MOVES; ++i)
165       Reductions[i] = int((19.47 + std::log(Threads.size()) / 2) * std::log(i));
166 }
167
168
169 /// Search::clear() resets search state to its initial value
170
171 void Search::clear() {
172
173   Threads.main()->wait_for_search_finished();
174
175   Time.availableNodes = 0;
176   TT.clear();
177   Threads.clear();
178   Tablebases::init(Options["SyzygyPath"]); // Free mapped files
179 }
180
181
182 /// MainThread::search() is started when the program receives the UCI 'go'
183 /// command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
184
185 void MainThread::search() {
186
187   if (Limits.perft)
188   {
189       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft);
190       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
191       return;
192   }
193
194   Color us = rootPos.side_to_move();
195   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
196   TT.new_search();
197
198   Eval::NNUE::verify();
199
200   if (rootMoves.empty())
201   {
202       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
203       sync_cout << "info depth 0 score "
204                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
205                 << sync_endl;
206   }
207   else
208   {
209       Threads.start_searching(); // start non-main threads
210       Thread::search();          // main thread start searching
211   }
212
213   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
214   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
215   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
216   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
217   // until the GUI sends one of those commands.
218
219   while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
220   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
221
222   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
223   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
224   Threads.stop = true;
225
226   // Wait until all threads have finished
227   Threads.wait_for_search_finished();
228
229   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
230   // the available ones before exiting.
231   if (Limits.npmsec)
232       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
233
234   Thread* bestThread = this;
235   Skill skill = Skill(Options["Skill Level"], Options["UCI_LimitStrength"] ? int(Options["UCI_Elo"]) : 0);
236
237   if (   int(Options["MultiPV"]) == 1
238       && !Limits.depth
239       && !skill.enabled()
240       && rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
241       bestThread = Threads.get_best_thread();
242
243   bestPreviousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
244   bestPreviousAverageScore = bestThread->rootMoves[0].averageScore;
245
246   // Send again PV info if we have a new best thread
247   if (bestThread != this)
248       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth) << sync_endl;
249
250   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
251
252   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
253       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
254
255   std::cout << sync_endl;
256 }
257
258
259 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
260 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
261 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
262
263 void Thread::search() {
264
265   // To allow access to (ss-7) up to (ss+2), the stack must be oversized.
266   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
267   // which accesses its argument at ss-6, also near the root.
268   // The latter is needed for statScore and killer initialization.
269   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
270   Move  pv[MAX_PLY+1];
271   Value alpha, beta, delta;
272   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
273   Depth lastBestMoveDepth = 0;
274   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
275   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
276   Color us = rootPos.side_to_move();
277   int iterIdx = 0;
278
279   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
280   for (int i = 7; i > 0; --i)
281   {
282       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
283       (ss-i)->staticEval = VALUE_NONE;
284   }
285
286   for (int i = 0; i <= MAX_PLY + 2; ++i)
287       (ss+i)->ply = i;
288
289   ss->pv = pv;
290
291   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
292   beta = VALUE_INFINITE;
293   optimism[WHITE] = optimism[BLACK] = VALUE_ZERO;
294
295   if (mainThread)
296   {
297
298       if (!rootPos.checkers())
299       {
300           int rootComplexity;
301           Eval::evaluate(rootPos, &rootComplexity);
302           mainThread->complexity = std::min(1.03 + (rootComplexity - 241) / 1552.0, 1.45);
303       }
304
305       if (mainThread->bestPreviousScore == VALUE_INFINITE)
306           for (int i = 0; i < 4; ++i)
307               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
308       else
309           for (int i = 0; i < 4; ++i)
310               mainThread->iterValue[i] = mainThread->bestPreviousScore;
311   }
312
313   size_t multiPV = size_t(Options["MultiPV"]);
314   Skill skill(Options["Skill Level"], Options["UCI_LimitStrength"] ? int(Options["UCI_Elo"]) : 0);
315
316   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
317   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
318   if (skill.enabled())
319       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
320
321   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
322
323   int searchAgainCounter = 0;
324
325   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
326   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
327          && !Threads.stop
328          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth > Limits.depth))
329   {
330       // Age out PV variability metric
331       if (mainThread)
332           totBestMoveChanges /= 2;
333
334       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
335       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
336       for (RootMove& rm : rootMoves)
337           rm.previousScore = rm.score;
338
339       size_t pvFirst = 0;
340       pvLast = 0;
341
342       if (!Threads.increaseDepth)
343           searchAgainCounter++;
344
345       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
346       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
347       {
348           if (pvIdx == pvLast)
349           {
350               pvFirst = pvLast;
351               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
352                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
353                       break;
354           }
355
356           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
357           selDepth = 0;
358
359           // Reset aspiration window starting size
360           if (rootDepth >= 4)
361           {
362               Value prev = rootMoves[pvIdx].averageScore;
363               delta = Value(10) + int(prev) * prev / 16502;
364               alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
365               beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
366
367               // Adjust optimism based on root move's previousScore
368               int opt = 120 * prev / (std::abs(prev) + 161);
369               optimism[ us] = Value(opt);
370               optimism[~us] = -optimism[us];
371           }
372
373           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
374           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
375           // high/low anymore.
376           int failedHighCnt = 0;
377           while (true)
378           {
379               // Adjust the effective depth searched, but ensuring at least one effective increment for every
380               // four searchAgain steps (see issue #2717).
381               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - 3 * (searchAgainCounter + 1) / 4);
382               bestValue = Stockfish::search<Root>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
383
384               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
385               // is done with a stable algorithm because all the values but the
386               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
387               // and we want to keep the same order for all the moves except the
388               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
389               // search the already searched PV lines are preserved.
390               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
391
392               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
393               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
394               // the previous iteration.
395               if (Threads.stop)
396                   break;
397
398               // When failing high/low give some update (without cluttering
399               // the UI) before a re-search.
400               if (   mainThread
401                   && multiPV == 1
402                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
403                   && Time.elapsed() > 3000)
404                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth) << sync_endl;
405
406               // In case of failing low/high increase aspiration window and
407               // re-search, otherwise exit the loop.
408               if (bestValue <= alpha)
409               {
410                   beta = (alpha + beta) / 2;
411                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
412
413                   failedHighCnt = 0;
414                   if (mainThread)
415                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
416               }
417               else if (bestValue >= beta)
418               {
419                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
420                   ++failedHighCnt;
421               }
422               else
423                   break;
424
425               delta += delta / 4 + 2;
426
427               assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && beta <= VALUE_INFINITE);
428           }
429
430           // Sort the PV lines searched so far and update the GUI
431           std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvFirst, rootMoves.begin() + pvIdx + 1);
432
433           if (    mainThread
434               && (Threads.stop || pvIdx + 1 == multiPV || Time.elapsed() > 3000))
435               sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth) << sync_endl;
436       }
437
438       if (!Threads.stop)
439           completedDepth = rootDepth;
440
441       if (rootMoves[0].pv[0] != lastBestMove)
442       {
443           lastBestMove = rootMoves[0].pv[0];
444           lastBestMoveDepth = rootDepth;
445       }
446
447       // Have we found a "mate in x"?
448       if (   Limits.mate
449           && bestValue >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY
450           && VALUE_MATE - bestValue <= 2 * Limits.mate)
451           Threads.stop = true;
452
453       if (!mainThread)
454           continue;
455
456       // If skill level is enabled and time is up, pick a sub-optimal best move
457       if (skill.enabled() && skill.time_to_pick(rootDepth))
458           skill.pick_best(multiPV);
459
460       // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
461       for (Thread* th : Threads)
462       {
463           totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
464           th->bestMoveChanges = 0;
465       }
466
467       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
468       if (    Limits.use_time_management()
469           && !Threads.stop
470           && !mainThread->stopOnPonderhit)
471       {
472           double fallingEval = (69 + 13 * (mainThread->bestPreviousAverageScore - bestValue)
473                                     +  6 * (mainThread->iterValue[iterIdx] - bestValue)) / 619.6;
474           fallingEval = std::clamp(fallingEval, 0.5, 1.5);
475
476           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
477           timeReduction = lastBestMoveDepth + 8 < completedDepth ? 1.57 : 0.65;
478           double reduction = (1.4 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.08 * timeReduction);
479           double bestMoveInstability = 1 + 1.8 * totBestMoveChanges / Threads.size();
480
481           double totalTime = Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability * mainThread->complexity;
482
483           // Cap used time in case of a single legal move for a better viewer experience in tournaments
484           // yielding correct scores and sufficiently fast moves.
485           if (rootMoves.size() == 1)
486               totalTime = std::min(500.0, totalTime);
487
488           // Stop the search if we have exceeded the totalTime
489           if (Time.elapsed() > totalTime)
490           {
491               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
492               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
493               if (mainThread->ponder)
494                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
495               else
496                   Threads.stop = true;
497           }
498           else if (   !mainThread->ponder
499                    && Time.elapsed() > totalTime * 0.50)
500               Threads.increaseDepth = false;
501           else
502               Threads.increaseDepth = true;
503       }
504
505       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
506       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
507   }
508
509   if (!mainThread)
510       return;
511
512   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
513
514   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
515   if (skill.enabled())
516       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
517                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
518 }
519
520
521 namespace {
522
523   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
524
525   template <NodeType nodeType>
526   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
527
528     constexpr bool PvNode = nodeType != NonPV;
529     constexpr bool rootNode = nodeType == Root;
530
531     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
532     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
533     if (   !rootNode
534         && pos.rule50_count() >= 3
535         && alpha < VALUE_DRAW
536         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
537     {
538         alpha = value_draw(pos.this_thread());
539         if (alpha >= beta)
540             return alpha;
541     }
542
543     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
544     if (depth <= 0)
545         return qsearch<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta);
546
547     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
548     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
549     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
550     assert(!(PvNode && cutNode));
551
552     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
553     StateInfo st;
554     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
555
556     TTEntry* tte;
557     Key posKey;
558     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
559     Depth extension, newDepth;
560     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue, probCutBeta;
561     bool givesCheck, improving, priorCapture, singularQuietLMR;
562     bool capture, moveCountPruning, ttCapture;
563     Piece movedPiece;
564     int moveCount, captureCount, quietCount, improvement, complexity;
565
566     // Step 1. Initialize node
567     Thread* thisThread = pos.this_thread();
568     ss->inCheck        = pos.checkers();
569     priorCapture       = pos.captured_piece();
570     Color us           = pos.side_to_move();
571     moveCount          = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
572     bestValue          = -VALUE_INFINITE;
573     maxValue           = VALUE_INFINITE;
574
575     // Check for the available remaining time
576     if (thisThread == Threads.main())
577         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
578
579     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
580     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
581         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
582
583     if (!rootNode)
584     {
585         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
586         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
587             || pos.is_draw(ss->ply)
588             || ss->ply >= MAX_PLY)
589             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
590                                                         : value_draw(pos.this_thread());
591
592         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
593         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
594         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
595         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
596         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
597         // mate. In this case return a fail-high score.
598         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
599         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
600         if (alpha >= beta)
601             return alpha;
602     }
603     else
604         thisThread->rootDelta = beta - alpha;
605
606     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
607
608     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
609     (ss+2)->killers[0]   = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
610     (ss+2)->cutoffCnt    = 0;
611     ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions;
612     Square prevSq        = is_ok((ss-1)->currentMove) ? to_sq((ss-1)->currentMove) : SQ_NONE;
613     ss->statScore        = 0;
614
615     // Step 4. Transposition table lookup.
616     excludedMove = ss->excludedMove;
617     posKey = pos.key();
618     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
619     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
620     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
621             : ss->ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
622     ttCapture = ttMove && pos.capture_stage(ttMove);
623
624     // At this point, if excluded, skip straight to step 6, static eval. However,
625     // to save indentation, we list the condition in all code between here and there.
626     if (!excludedMove)
627         ss->ttPv = PvNode || (ss->ttHit && tte->is_pv());
628
629     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
630     if (  !PvNode
631         && ss->ttHit
632         && !excludedMove
633         && tte->depth() > depth - (tte->bound() == BOUND_EXACT)
634         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
635         && (tte->bound() & (ttValue >= beta ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
636     {
637         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit (~2 Elo)
638         if (ttMove)
639         {
640             if (ttValue >= beta)
641             {
642                 // Bonus for a quiet ttMove that fails high (~2 Elo)
643                 if (!ttCapture)
644                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth));
645
646                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply (~0 Elo on STC, ~2 Elo on LTC)
647                 if (prevSq != SQ_NONE && (ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
648                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
649             }
650             // Penalty for a quiet ttMove that fails low (~1 Elo)
651             else if (!ttCapture)
652             {
653                 int penalty = -stat_bonus(depth);
654                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
655                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
656             }
657         }
658
659         // Partial workaround for the graph history interaction problem
660         // For high rule50 counts don't produce transposition table cutoffs.
661         if (pos.rule50_count() < 90)
662             return ttValue;
663     }
664
665     // Step 5. Tablebases probe
666     if (!rootNode && !excludedMove && TB::Cardinality)
667     {
668         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
669
670         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
671             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
672             &&  pos.rule50_count() == 0
673             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
674         {
675             TB::ProbeState err;
676             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
677
678             // Force check of time on the next occasion
679             if (thisThread == Threads.main())
680                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
681
682             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
683             {
684                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
685
686                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
687
688                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
689                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
690                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
691                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
692
693                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
694                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
695
696                 if (    b == BOUND_EXACT
697                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
698                 {
699                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, b,
700                               std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
701                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
702
703                     return value;
704                 }
705
706                 if (PvNode)
707                 {
708                     if (b == BOUND_LOWER)
709                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
710                     else
711                         maxValue = value;
712                 }
713             }
714         }
715     }
716
717     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
718
719     // Step 6. Static evaluation of the position
720     if (ss->inCheck)
721     {
722         // Skip early pruning when in check
723         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
724         improving = false;
725         improvement = 0;
726         complexity = 0;
727         goto moves_loop;
728     }
729     else if (excludedMove)
730     {
731         // Providing the hint that this node's accumulator will be used often brings significant Elo gain (13 Elo)
732         Eval::NNUE::hint_common_parent_position(pos);
733         eval = ss->staticEval;
734         complexity = abs(ss->staticEval - pos.psq_eg_stm());
735     }
736     else if (ss->ttHit)
737     {
738         // Never assume anything about values stored in TT
739         ss->staticEval = eval = tte->eval();
740         if (eval == VALUE_NONE)
741             ss->staticEval = eval = evaluate(pos, &complexity);
742         else // Fall back to (semi)classical complexity for TT hits, the NNUE complexity is lost
743         {
744             complexity = abs(ss->staticEval - pos.psq_eg_stm());
745             if (PvNode)
746                Eval::NNUE::hint_common_parent_position(pos);
747         }
748
749         // ttValue can be used as a better position evaluation (~7 Elo)
750         if (    ttValue != VALUE_NONE
751             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
752             eval = ttValue;
753     }
754     else
755     {
756         ss->staticEval = eval = evaluate(pos, &complexity);
757         // Save static evaluation into transposition table
758         tte->save(posKey, VALUE_NONE, ss->ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
759     }
760
761     // Use static evaluation difference to improve quiet move ordering (~4 Elo)
762     if (is_ok((ss-1)->currentMove) && !(ss-1)->inCheck && !priorCapture)
763     {
764         int bonus = std::clamp(-19 * int((ss-1)->staticEval + ss->staticEval), -1920, 1920);
765         thisThread->mainHistory[~us][from_to((ss-1)->currentMove)] << bonus;
766     }
767
768     // Set up the improvement variable, which is the difference between the current
769     // static evaluation and the previous static evaluation at our turn (if we were
770     // in check at our previous move we look at the move prior to it). The improvement
771     // margin and the improving flag are used in various pruning heuristics.
772     improvement =   (ss-2)->staticEval != VALUE_NONE ? ss->staticEval - (ss-2)->staticEval
773                   : (ss-4)->staticEval != VALUE_NONE ? ss->staticEval - (ss-4)->staticEval
774                   :                                    156;
775     improving = improvement > 0;
776
777     // Step 7. Razoring (~1 Elo).
778     // If eval is really low check with qsearch if it can exceed alpha, if it can't,
779     // return a fail low.
780     if (eval < alpha - 426 - 256 * depth * depth)
781     {
782         value = qsearch<NonPV>(pos, ss, alpha - 1, alpha);
783         if (value < alpha)
784             return value;
785     }
786
787     // Step 8. Futility pruning: child node (~40 Elo).
788     // The depth condition is important for mate finding.
789     if (   !ss->ttPv
790         &&  depth < 9
791         &&  eval - futility_margin(depth, improving) - (ss-1)->statScore / 280 >= beta
792         &&  eval >= beta
793         &&  eval < 25128) // larger than VALUE_KNOWN_WIN, but smaller than TB wins
794         return eval;
795
796     // Step 9. Null move search with verification search (~35 Elo)
797     if (   !PvNode
798         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
799         && (ss-1)->statScore < 18755
800         &&  eval >= beta
801         &&  eval >= ss->staticEval
802         &&  ss->staticEval >= beta - 20 * depth - improvement / 13 + 253 + complexity / 25
803         && !excludedMove
804         &&  pos.non_pawn_material(us)
805         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly))
806     {
807         assert(eval - beta >= 0);
808
809         // Null move dynamic reduction based on depth, eval and complexity of position
810         Depth R = std::min(int(eval - beta) / 172, 6) + depth / 3 + 4 - (complexity > 825);
811
812         ss->currentMove = MOVE_NULL;
813         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
814
815         pos.do_null_move(st);
816
817         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
818
819         pos.undo_null_move();
820
821         if (nullValue >= beta)
822         {
823             // Do not return unproven mate or TB scores
824             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
825                 nullValue = beta;
826
827             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 14))
828                 return nullValue;
829
830             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
831
832             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
833             // until ply exceeds nmpMinPly.
834             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
835
836             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
837
838             thisThread->nmpMinPly = 0;
839
840             if (v >= beta)
841                 return nullValue;
842         }
843     }
844
845     probCutBeta = beta + 186 - 54 * improving;
846
847     // Step 10. ProbCut (~10 Elo)
848     // If we have a good enough capture (or queen promotion) and a reduced search returns a value
849     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
850     if (   !PvNode
851         &&  depth > 4
852         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
853         // if value from transposition table is lower than probCutBeta, don't attempt probCut
854         // there and in further interactions with transposition table cutoff depth is set to depth - 3
855         // because probCut search has depth set to depth - 4 but we also do a move before it
856         // so effective depth is equal to depth - 3
857         && !(   ss->ttHit
858              && tte->depth() >= depth - 3
859              && ttValue != VALUE_NONE
860              && ttValue < probCutBeta))
861     {
862         assert(probCutBeta < VALUE_INFINITE);
863
864         MovePicker mp(pos, ttMove, probCutBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
865
866         while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
867             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
868             {
869                 assert(pos.capture_stage(move));
870
871                 ss->currentMove = move;
872                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
873                                                                           [true]
874                                                                           [pos.moved_piece(move)]
875                                                                           [to_sq(move)];
876
877                 pos.do_move(move, st);
878
879                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
880                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1);
881
882                 // If the qsearch held, perform the regular search
883                 if (value >= probCutBeta)
884                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1, depth - 4, !cutNode);
885
886                 pos.undo_move(move);
887
888                 if (value >= probCutBeta)
889                 {
890                     // Save ProbCut data into transposition table
891                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, BOUND_LOWER, depth - 3, move, ss->staticEval);
892                     return value;
893                 }
894             }
895
896         Eval::NNUE::hint_common_parent_position(pos);
897     }
898
899     // Step 11. If the position is not in TT, decrease depth by 2 (or by 4 if the TT entry for the current position was hit and the stored depth is greater than or equal to the current depth).
900     // Use qsearch if depth is equal or below zero (~9 Elo)
901     if (    PvNode
902         && !ttMove)
903         depth -= 2 + 2 * (ss->ttHit &&  tte->depth() >= depth);
904
905     if (depth <= 0)
906         return qsearch<PV>(pos, ss, alpha, beta);
907
908     if (    cutNode
909         &&  depth >= 7
910         && !ttMove)
911         depth -= 2;
912
913 moves_loop: // When in check, search starts here
914
915     // Step 12. A small Probcut idea, when we are in check (~4 Elo)
916     probCutBeta = beta + 391;
917     if (   ss->inCheck
918         && !PvNode
919         && depth >= 2
920         && ttCapture
921         && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
922         && tte->depth() >= depth - 3
923         && ttValue >= probCutBeta
924         && abs(ttValue) <= VALUE_KNOWN_WIN
925         && abs(beta) <= VALUE_KNOWN_WIN)
926         return probCutBeta;
927
928     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
929                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
930                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
931
932     Move countermove = prevSq != SQ_NONE ? thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] : MOVE_NONE;
933
934     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
935                                       &captureHistory,
936                                       contHist,
937                                       countermove,
938                                       ss->killers);
939
940     value = bestValue;
941     moveCountPruning = singularQuietLMR = false;
942
943     // Indicate PvNodes that will probably fail low if the node was searched
944     // at a depth equal or greater than the current depth, and the result of this search was a fail low.
945     bool likelyFailLow =    PvNode
946                          && ttMove
947                          && (tte->bound() & BOUND_UPPER)
948                          && tte->depth() >= depth;
949
950     // Step 13. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
951     // or a beta cutoff occurs.
952     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
953     {
954       assert(is_ok(move));
955
956       if (move == excludedMove)
957           continue;
958
959       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
960       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
961       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
962       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
963       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
964                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
965           continue;
966
967       // Check for legality
968       if (!rootNode && !pos.legal(move))
969           continue;
970
971       ss->moveCount = ++moveCount;
972
973       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
974           sync_cout << "info depth " << depth
975                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
976                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
977       if (PvNode)
978           (ss+1)->pv = nullptr;
979
980       extension = 0;
981       capture = pos.capture_stage(move);
982       movedPiece = pos.moved_piece(move);
983       givesCheck = pos.gives_check(move);
984
985       // Calculate new depth for this move
986       newDepth = depth - 1;
987
988       Value delta = beta - alpha;
989
990       Depth r = reduction(improving, depth, moveCount, delta, thisThread->rootDelta);
991
992       // Step 14. Pruning at shallow depth (~120 Elo). Depth conditions are important for mate finding.
993       if (  !rootNode
994           && pos.non_pawn_material(us)
995           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
996       {
997           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold (~8 Elo)
998           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
999
1000           // Reduced depth of the next LMR search
1001           int lmrDepth = std::max(newDepth - r, 0);
1002
1003           if (   capture
1004               || givesCheck)
1005           {
1006               // Futility pruning for captures (~2 Elo)
1007               if (   !givesCheck
1008                   && lmrDepth < 6
1009                   && !ss->inCheck
1010                   && ss->staticEval + 182 + 230 * lmrDepth + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))]
1011                    + captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] / 7 < alpha)
1012                   continue;
1013
1014               Bitboard occupied;
1015               // SEE based pruning (~11 Elo)
1016               if (!pos.see_ge(move, occupied, Value(-206) * depth))
1017               {
1018                   if (depth < 2 - capture)
1019                       continue;
1020                   // Don't prune the move if opp. King/Queen/Rook is attacked by a slider after the exchanges.
1021                   // Since in see_ge we don't update occupied when the king recaptures, we also don't prune the
1022                   // move when the opp. King gets a discovered slider attack DURING the exchanges.
1023                   Bitboard leftEnemies = pos.pieces(~us, ROOK, QUEEN, KING) & occupied;
1024                   Bitboard attacks = 0;
1025                   occupied |= to_sq(move);
1026                   while (leftEnemies && !attacks)
1027                   {
1028                       Square sq = pop_lsb(leftEnemies);
1029                       attacks = pos.attackers_to(sq, occupied) & pos.pieces(us) & occupied;
1030                       // Exclude Queen/Rook(s) which were already threatened before SEE
1031                       if (attacks && sq != pos.square<KING>(~us) && (pos.attackers_to(sq, pos.pieces()) & pos.pieces(us)))
1032                           attacks = 0;
1033                   }
1034                   if (!attacks)
1035                       continue;
1036               }
1037           }
1038           else
1039           {
1040               int history =   (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1041                             + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1042                             + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)];
1043
1044               // Continuation history based pruning (~2 Elo)
1045               if (   lmrDepth < 5
1046                   && history < -4405 * (depth - 1))
1047                   continue;
1048
1049               history += 2 * thisThread->mainHistory[us][from_to(move)];
1050
1051               lmrDepth += history / 7278;
1052               lmrDepth = std::max(lmrDepth, -2);
1053
1054               // Futility pruning: parent node (~13 Elo)
1055               if (   !ss->inCheck
1056                   && lmrDepth < 13
1057                   && ss->staticEval + 103 + 138 * lmrDepth <= alpha)
1058                   continue;
1059
1060               lmrDepth = std::max(lmrDepth, 0);
1061
1062               // Prune moves with negative SEE (~4 Elo)
1063               if (!pos.see_ge(move, Value(-24 * lmrDepth * lmrDepth - 16 * lmrDepth)))
1064                   continue;
1065           }
1066       }
1067
1068       // Step 15. Extensions (~100 Elo)
1069       // We take care to not overdo to avoid search getting stuck.
1070       if (ss->ply < thisThread->rootDepth * 2)
1071       {
1072           // Singular extension search (~94 Elo). If all moves but one fail low on a
1073           // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1074           // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1075           // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1076           // result is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove.
1077           if (   !rootNode
1078               &&  depth >= 4 - (thisThread->completedDepth > 21) + 2 * (PvNode && tte->is_pv())
1079               &&  move == ttMove
1080               && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1081            /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1082               &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1083               && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1084               &&  tte->depth() >= depth - 3)
1085           {
1086               Value singularBeta = ttValue - (3 + 2 * (ss->ttPv && !PvNode)) * depth / 2;
1087               Depth singularDepth = (depth - 1) / 2;
1088
1089               ss->excludedMove = move;
1090               value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1091               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1092
1093               if (value < singularBeta)
1094               {
1095                   extension = 1;
1096                   singularQuietLMR = !ttCapture;
1097
1098                   // Avoid search explosion by limiting the number of double extensions
1099                   if (  !PvNode
1100                       && value < singularBeta - 25
1101                       && ss->doubleExtensions <= 10)
1102                   {
1103                       extension = 2;
1104                       depth += depth < 13;
1105                   }
1106               }
1107
1108               // Multi-cut pruning
1109               // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1110               // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1111               // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1112               // a soft bound.
1113               else if (singularBeta >= beta)
1114                   return singularBeta;
1115
1116               // If the eval of ttMove is greater than beta, we reduce it (negative extension) (~7 Elo)
1117               else if (ttValue >= beta)
1118                   extension = -2 - !PvNode;
1119
1120               // If the eval of ttMove is less than value, we reduce it (negative extension) (~1 Elo)
1121               else if (ttValue <= value)
1122                   extension = -1;
1123
1124               // If the eval of ttMove is less than alpha, we reduce it (negative extension) (~1 Elo)
1125               else if (ttValue <= alpha)
1126                   extension = -1;
1127           }
1128
1129           // Check extensions (~1 Elo)
1130           else if (   givesCheck
1131                    && depth > 10
1132                    && abs(ss->staticEval) > 88)
1133               extension = 1;
1134
1135           // Quiet ttMove extensions (~1 Elo)
1136           else if (   PvNode
1137                    && move == ttMove
1138                    && move == ss->killers[0]
1139                    && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] >= 5705)
1140               extension = 1;
1141       }
1142
1143       // Add extension to new depth
1144       newDepth += extension;
1145       ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions + (extension == 2);
1146
1147       // Speculative prefetch as early as possible
1148       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1149
1150       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1151       ss->currentMove = move;
1152       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1153                                                                 [capture]
1154                                                                 [movedPiece]
1155                                                                 [to_sq(move)];
1156
1157       // Step 16. Make the move
1158       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1159
1160       // Decrease reduction if position is or has been on the PV
1161       // and node is not likely to fail low. (~3 Elo)
1162       if (   ss->ttPv
1163           && !likelyFailLow)
1164           r -= 2;
1165
1166       // Decrease reduction if opponent's move count is high (~1 Elo)
1167       if ((ss-1)->moveCount > 7)
1168           r--;
1169
1170       // Increase reduction for cut nodes (~3 Elo)
1171       if (cutNode)
1172           r += 2;
1173
1174       // Increase reduction if ttMove is a capture (~3 Elo)
1175       if (ttCapture)
1176           r++;
1177
1178       // Decrease reduction for PvNodes based on depth (~2 Elo)
1179       if (PvNode)
1180           r -= 1 + 12 / (3 + depth);
1181
1182       // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~1 Elo)
1183       if (singularQuietLMR)
1184           r--;
1185
1186       // Increase reduction if next ply has a lot of fail high (~5 Elo)
1187       if ((ss+1)->cutoffCnt > 3)
1188           r++;
1189
1190       ss->statScore =  2 * thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1191                      + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1192                      + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1193                      + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1194                      - 4082;
1195
1196       // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~25 Elo)
1197       r -= ss->statScore / (11079 + 4626 * (depth > 6 && depth < 19));
1198
1199       // Step 17. Late moves reduction / extension (LMR, ~117 Elo)
1200       // We use various heuristics for the sons of a node after the first son has
1201       // been searched. In general we would like to reduce them, but there are many
1202       // cases where we extend a son if it has good chances to be "interesting".
1203       if (    depth >= 2
1204           &&  moveCount > 1 + (PvNode && ss->ply <= 1)
1205           && (   !ss->ttPv
1206               || !capture
1207               || (cutNode && (ss-1)->moveCount > 1)))
1208       {
1209           // In general we want to cap the LMR depth search at newDepth, but when
1210           // reduction is negative, we allow this move a limited search extension
1211           // beyond the first move depth. This may lead to hidden double extensions.
1212           Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth + 1);
1213
1214           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1215
1216           // Do full depth search when reduced LMR search fails high
1217           if (value > alpha && d < newDepth)
1218           {
1219               // Adjust full depth search based on LMR results - if result
1220               // was good enough search deeper, if it was bad enough search shallower
1221               const bool doDeeperSearch = value > (alpha + 58 + 12 * (newDepth - d));
1222               const bool doEvenDeeperSearch = value > alpha + 588 && ss->doubleExtensions <= 5;
1223               const bool doShallowerSearch = value < bestValue + newDepth;
1224
1225               ss->doubleExtensions = ss->doubleExtensions + doEvenDeeperSearch;
1226
1227               newDepth += doDeeperSearch - doShallowerSearch + doEvenDeeperSearch;
1228
1229               if (newDepth > d)
1230                   value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1231
1232               int bonus = value <= alpha ? -stat_bonus(newDepth)
1233                         : value >= beta  ?  stat_bonus(newDepth)
1234                                          :  0;
1235
1236               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1237           }
1238       }
1239
1240       // Step 18. Full depth search when LMR is skipped. If expected reduction is high, reduce its depth by 1.
1241       else if (!PvNode || moveCount > 1)
1242       {
1243           // Increase reduction for cut nodes and not ttMove (~1 Elo)
1244           if (!ttMove && cutNode)
1245               r += 2;
1246
1247           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth - (r > 4), !cutNode);
1248       }
1249
1250       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1251       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1252       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1253       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1254       {
1255           (ss+1)->pv = pv;
1256           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1257
1258           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha, newDepth, false);
1259       }
1260
1261       // Step 19. Undo move
1262       pos.undo_move(move);
1263
1264       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1265
1266       // Step 20. Check for a new best move
1267       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1268       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1269       // updating best move, PV and TT.
1270       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1271           return VALUE_ZERO;
1272
1273       if (rootNode)
1274       {
1275           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1276                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1277
1278           rm.averageScore = rm.averageScore != -VALUE_INFINITE ? (2 * value + rm.averageScore) / 3 : value;
1279
1280           // PV move or new best move?
1281           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1282           {
1283               rm.score =  rm.uciScore = value;
1284               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1285               rm.scoreLowerbound = rm.scoreUpperbound = false;
1286
1287               if (value >= beta)
1288               {
1289                   rm.scoreLowerbound = true;
1290                   rm.uciScore = beta;
1291               }
1292               else if (value <= alpha)
1293               {
1294                   rm.scoreUpperbound = true;
1295                   rm.uciScore = alpha;
1296               }
1297
1298               rm.pv.resize(1);
1299
1300               assert((ss+1)->pv);
1301
1302               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1303                   rm.pv.push_back(*m);
1304
1305               // We record how often the best move has been changed in each iteration.
1306               // This information is used for time management. In MultiPV mode,
1307               // we must take care to only do this for the first PV line.
1308               if (   moveCount > 1
1309                   && !thisThread->pvIdx)
1310                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1311           }
1312           else
1313               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1314               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1315               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1316               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1317       }
1318
1319       if (value > bestValue)
1320       {
1321           bestValue = value;
1322
1323           if (value > alpha)
1324           {
1325               bestMove = move;
1326
1327               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1328                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1329
1330               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1331               {
1332                   // Reduce other moves if we have found at least one score improvement (~1 Elo)
1333                   if (   depth > 1
1334                       && beta  <  12535
1335                       && value > -12535)
1336                       depth -= 1;
1337
1338                   assert(depth > 0);
1339                   alpha = value;
1340               }
1341               else
1342               {
1343                   ss->cutoffCnt++;
1344                   assert(value >= beta); // Fail high
1345                   break;
1346               }
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 (capture && captureCount < 32)
1355               capturesSearched[captureCount++] = move;
1356
1357           else if (!capture && 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 21. 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)
1380                                  : VALUE_DRAW;
1381
1382     // If there is a move which produces search value greater than alpha we update stats of searched moves
1383     else if (bestMove)
1384         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1385                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1386
1387     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1388     else if (!priorCapture && prevSq != SQ_NONE)
1389     {
1390         int bonus = (depth > 5) + (PvNode || cutNode) + (bestValue < alpha - 97 * depth) + ((ss-1)->moveCount > 10);
1391         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth) * bonus);
1392     }
1393
1394     if (PvNode)
1395         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1396
1397     // If no good move is found and the previous position was ttPv, then the previous
1398     // opponent move is probably good and the new position is added to the search tree. (~7 Elo)
1399     if (bestValue <= alpha)
1400         ss->ttPv = ss->ttPv || ((ss-1)->ttPv && depth > 3);
1401
1402     // Write gathered information in transposition table
1403     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1404         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ss->ttPv,
1405                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1406                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1407                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1408
1409     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1410
1411     return bestValue;
1412   }
1413
1414
1415   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1416   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1417   // (~155 Elo)
1418   template <NodeType nodeType>
1419   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1420
1421     static_assert(nodeType != Root);
1422     constexpr bool PvNode = nodeType == PV;
1423
1424     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1425     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1426     assert(depth <= 0);
1427
1428     Move pv[MAX_PLY+1];
1429     StateInfo st;
1430     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
1431
1432     TTEntry* tte;
1433     Key posKey;
1434     Move ttMove, move, bestMove;
1435     Depth ttDepth;
1436     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase;
1437     bool pvHit, givesCheck, capture;
1438     int moveCount;
1439
1440     // Step 1. Initialize node
1441     if (PvNode)
1442     {
1443         (ss+1)->pv = pv;
1444         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1445     }
1446
1447     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1448     bestMove = MOVE_NONE;
1449     ss->inCheck = pos.checkers();
1450     moveCount = 0;
1451
1452     // Step 2. 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
1465     // Step 3. Transposition table lookup
1466     posKey = pos.key();
1467     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
1468     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1469     ttMove = ss->ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1470     pvHit = ss->ttHit && tte->is_pv();
1471
1472     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
1473     if (  !PvNode
1474         && ss->ttHit
1475         && tte->depth() >= ttDepth
1476         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1477         && (tte->bound() & (ttValue >= beta ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1478         return ttValue;
1479
1480     // Step 4. Static evaluation of the position
1481     if (ss->inCheck)
1482     {
1483         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1484         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1485     }
1486     else
1487     {
1488         if (ss->ttHit)
1489         {
1490             // Never assume anything about values stored in TT
1491             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1492                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1493
1494             // ttValue can be used as a better position evaluation (~13 Elo)
1495             if (    ttValue != VALUE_NONE
1496                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1497                 bestValue = ttValue;
1498         }
1499         else
1500             // In case of null move search use previous static eval with a different sign
1501             ss->staticEval = bestValue =
1502             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1503                                              : -(ss-1)->staticEval;
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 + 168;
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 promotions, and other checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1529     // will be generated.
1530     Square prevSq = (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? to_sq((ss-1)->currentMove) : SQ_NONE;
1531     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1532                                       &thisThread->captureHistory,
1533                                       contHist,
1534                                       prevSq);
1535
1536     int quietCheckEvasions = 0;
1537
1538     // Step 5. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
1539     // or a beta cutoff occurs.
1540     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1541     {
1542       assert(is_ok(move));
1543
1544       // Check for legality
1545       if (!pos.legal(move))
1546           continue;
1547
1548       givesCheck = pos.gives_check(move);
1549       capture = pos.capture_stage(move);
1550
1551       moveCount++;
1552
1553     // Step 6. Pruning.
1554     if (bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
1555     {
1556       // Futility pruning and moveCount pruning (~10 Elo)
1557       if (   !givesCheck
1558           &&  to_sq(move) != prevSq
1559           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1560           &&  type_of(move) != PROMOTION)
1561       {
1562           if (moveCount > 2)
1563               continue;
1564
1565           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1566
1567           if (futilityValue <= alpha)
1568           {
1569               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1570               continue;
1571           }
1572
1573           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1574           {
1575               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1576               continue;
1577           }
1578       }
1579
1580       // We prune after 2nd quiet check evasion where being 'in check' is implicitly checked through the counter
1581       // and being a 'quiet' apart from being a tt move is assumed after an increment because captures are pushed ahead.
1582       if (quietCheckEvasions > 1)
1583           break;
1584
1585       // Continuation history based pruning (~3 Elo)
1586       if (   !capture
1587           && (*contHist[0])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < 0
1588           && (*contHist[1])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < 0)
1589           continue;
1590
1591       // Do not search moves with bad enough SEE values (~5 Elo)
1592       if (!pos.see_ge(move, Value(-110)))
1593           continue;
1594     }
1595
1596       // Speculative prefetch as early as possible
1597       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1598
1599       // Update the current move
1600       ss->currentMove = move;
1601       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1602                                                                 [capture]
1603                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1604                                                                 [to_sq(move)];
1605
1606       quietCheckEvasions += !capture && ss->inCheck;
1607
1608       // Step 7. Make and search the move
1609       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1610       value = -qsearch<nodeType>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1611       pos.undo_move(move);
1612
1613       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1614
1615       // Step 8. Check for a new best move
1616       if (value > bestValue)
1617       {
1618           bestValue = value;
1619
1620           if (value > alpha)
1621           {
1622               bestMove = move;
1623
1624               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1625                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1626
1627               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1628                   alpha = value;
1629               else
1630                   break; // Fail high
1631           }
1632        }
1633     }
1634
1635     // Step 9. Check for mate
1636     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1637     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1638     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1639     {
1640         assert(!MoveList<LEGAL>(pos).size());
1641
1642         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1643     }
1644
1645     // Save gathered info in transposition table
1646     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1647               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER,
1648               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1649
1650     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1651
1652     return bestValue;
1653   }
1654
1655
1656   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1657   // "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1658   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1659
1660   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1661
1662     assert(v != VALUE_NONE);
1663
1664     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1665           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1666   }
1667
1668
1669   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1670   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1671   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root". However,
1672   // for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1673   // and the graph history interaction, we return an optimal TB score instead.
1674
1675   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1676
1677     if (v == VALUE_NONE)
1678         return VALUE_NONE;
1679
1680     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1681     {
1682         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1683             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1684
1685         return v - ply;
1686     }
1687
1688     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1689     {
1690         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1691             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1692
1693         return v + ply;
1694     }
1695
1696     return v;
1697   }
1698
1699
1700   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1701
1702   void update_pv(Move* pv, Move move, const Move* childPv) {
1703
1704     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1705         *pv++ = *childPv++;
1706     *pv = MOVE_NONE;
1707   }
1708
1709
1710   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1711
1712   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1713                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1714
1715     Color us = pos.side_to_move();
1716     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1717     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1718     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1719     PieceType captured;
1720
1721     int bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1722
1723     if (!pos.capture_stage(bestMove))
1724     {
1725         int bonus2 = bestValue > beta + 153 ? bonus1               // larger bonus
1726                                             : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
1727
1728         // Increase stats for the best move in case it was a quiet move
1729         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2);
1730
1731         // Decrease stats for all non-best quiet moves
1732         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1733         {
1734             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1735             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1736         }
1737     }
1738     else
1739     {
1740         // Increase stats for the best move in case it was a capture move
1741         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1742         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1743     }
1744
1745     // Extra penalty for a quiet early move that was not a TT move or
1746     // main killer move in previous ply when it gets refuted.
1747     if (   prevSq != SQ_NONE
1748         && ((ss-1)->moveCount == 1 + (ss-1)->ttHit || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1749         && !pos.captured_piece())
1750             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1751
1752     // Decrease stats for all non-best capture moves
1753     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1754     {
1755         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1756         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1757         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1758     }
1759   }
1760
1761
1762   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1763   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1764
1765   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1766
1767     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1768     {
1769         // Only update first 2 continuation histories if we are in check
1770         if (ss->inCheck && i > 2)
1771             break;
1772         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1773             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1774     }
1775   }
1776
1777
1778   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1779
1780   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus) {
1781
1782     // Update killers
1783     if (ss->killers[0] != move)
1784     {
1785         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1786         ss->killers[0] = move;
1787     }
1788
1789     Color us = pos.side_to_move();
1790     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1791     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1792     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1793
1794     // Update countermove history
1795     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1796     {
1797         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1798         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1799     }
1800   }
1801
1802   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1803   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1804
1805   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1806
1807     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1808     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1809
1810     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1811     Value topScore = rootMoves[0].score;
1812     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1813     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1814     double weakness = 120 - 2 * level;
1815
1816     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1817     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1818     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1819     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1820     {
1821         // This is our magic formula
1822         int push = int((  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1823                         + delta * (rng.rand<unsigned>() % int(weakness))) / 128);
1824
1825         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1826         {
1827             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1828             best = rootMoves[i].pv[0];
1829         }
1830     }
1831
1832     return best;
1833   }
1834
1835 } // namespace
1836
1837
1838 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1839 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1840
1841 void MainThread::check_time() {
1842
1843   if (--callsCnt > 0)
1844       return;
1845
1846   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1847   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1848
1849   static TimePoint lastInfoTime = now();
1850
1851   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1852   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1853
1854   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1855   {
1856       lastInfoTime = tick;
1857       dbg_print();
1858   }
1859
1860   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1861   if (ponder)
1862       return;
1863
1864   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1865       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1866       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1867       Threads.stop = true;
1868 }
1869
1870
1871 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1872 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1873
1874 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth) {
1875
1876   std::stringstream ss;
1877   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1878   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1879   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1880   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1881   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1882   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1883
1884   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1885   {
1886       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1887
1888       if (depth == 1 && !updated && i > 0)
1889           continue;
1890
1891       Depth d = updated ? depth : std::max(1, depth - 1);
1892       Value v = updated ? rootMoves[i].uciScore : rootMoves[i].previousScore;
1893
1894       if (v == -VALUE_INFINITE)
1895           v = VALUE_ZERO;
1896
1897       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1898       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1899
1900       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1901           ss << "\n";
1902
1903       ss << "info"
1904          << " depth "    << d
1905          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1906          << " multipv "  << i + 1
1907          << " score "    << UCI::value(v);
1908
1909       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1910           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1911
1912       if (i == pvIdx && !tb && updated) // tablebase- and previous-scores are exact
1913          ss << (rootMoves[i].scoreLowerbound ? " lowerbound" : (rootMoves[i].scoreUpperbound ? " upperbound" : ""));
1914
1915       ss << " nodes "    << nodesSearched
1916          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed
1917          << " hashfull " << TT.hashfull()
1918          << " tbhits "   << tbHits
1919          << " time "     << elapsed
1920          << " pv";
1921
1922       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1923           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1924   }
1925
1926   return ss.str();
1927 }
1928
1929
1930 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1931 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1932 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1933 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1934
1935 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1936
1937     StateInfo st;
1938     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::CacheLineSize);
1939
1940     bool ttHit;
1941
1942     assert(pv.size() == 1);
1943
1944     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1945         return false;
1946
1947     pos.do_move(pv[0], st);
1948     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1949
1950     if (ttHit)
1951     {
1952         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1953         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1954             pv.push_back(m);
1955     }
1956
1957     pos.undo_move(pv[0]);
1958     return pv.size() > 1;
1959 }
1960
1961 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1962
1963     RootInTB = false;
1964     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1965     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1966     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1967     bool dtz_available = true;
1968
1969     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
1970     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
1971     if (Cardinality > MaxCardinality)
1972     {
1973         Cardinality = MaxCardinality;
1974         ProbeDepth = 0;
1975     }
1976
1977     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
1978     {
1979         // Rank moves using DTZ tables
1980         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
1981
1982         if (!RootInTB)
1983         {
1984             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
1985             dtz_available = false;
1986             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
1987         }
1988     }
1989
1990     if (RootInTB)
1991     {
1992         // Sort moves according to TB rank
1993         std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
1994                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
1995
1996         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
1997         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
1998             Cardinality = 0;
1999     }
2000     else
2001     {
2002         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
2003         for (auto& m : rootMoves)
2004             m.tbRank = 0;
2005     }
2006 }
2007
2008 } // namespace Stockfish