Merge remote-tracking branch 'upstream/master' into HEAD
[stockfish] / src / search.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2021 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 Stockfish {
39
40 namespace Search {
41
42   LimitsType Limits;
43 }
44
45 namespace Tablebases {
46
47   int Cardinality;
48   bool RootInTB;
49   bool UseRule50;
50   Depth ProbeDepth;
51 }
52
53 namespace TB = Tablebases;
54
55 using std::string;
56 using Eval::evaluate;
57 using namespace Search;
58
59 namespace {
60
61   // Different node types, used as a template parameter
62   enum NodeType { NonPV, PV };
63
64   constexpr uint64_t TtHitAverageWindow     = 4096;
65   constexpr uint64_t TtHitAverageResolution = 1024;
66
67   // Futility margin
68   Value futility_margin(Depth d, bool improving) {
69     return Value(234 * (d - improving));
70   }
71
72   // Reductions lookup table, initialized at startup
73   int Reductions[MAX_MOVES]; // [depth or moveNumber]
74
75   Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
76     int r = Reductions[d] * Reductions[mn];
77     return (r + 503) / 1024 + (!i && r > 915);
78   }
79
80   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
81     return (3 + depth * depth) / (2 - improving);
82   }
83
84   // History and stats update bonus, based on depth
85   int stat_bonus(Depth d) {
86     return d > 14 ? 66 : 6 * d * d + 231 * d - 206;
87   }
88
89   // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3-fold blindness
90   Value value_draw(Thread* thisThread) {
91     return VALUE_DRAW + Value(2 * (thisThread->nodes & 1) - 1);
92   }
93
94   // Skill structure is used to implement strength limit
95   struct Skill {
96     explicit Skill(int l) : level(l) {}
97     bool enabled() const { return level < 20; }
98     bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + level; }
99     Move pick_best(size_t multiPV);
100
101     int level;
102     Move best = MOVE_NONE;
103   };
104
105   // Breadcrumbs are used to mark nodes as being searched by a given thread
106   struct Breadcrumb {
107     std::atomic<Thread*> thread;
108     std::atomic<Key> key;
109   };
110   std::array<Breadcrumb, 1024> breadcrumbs;
111
112   // ThreadHolding structure keeps track of which thread left breadcrumbs at the given
113   // node for potential reductions. A free node will be marked upon entering the moves
114   // loop by the constructor, and unmarked upon leaving that loop by the destructor.
115   struct ThreadHolding {
116     explicit ThreadHolding(Thread* thisThread, Key posKey, int ply) {
117        location = ply < 8 ? &breadcrumbs[posKey & (breadcrumbs.size() - 1)] : nullptr;
118        otherThread = false;
119        owning = false;
120        if (location)
121        {
122           // See if another already marked this location, if not, mark it ourselves
123           Thread* tmp = (*location).thread.load(std::memory_order_relaxed);
124           if (tmp == nullptr)
125           {
126               (*location).thread.store(thisThread, std::memory_order_relaxed);
127               (*location).key.store(posKey, std::memory_order_relaxed);
128               owning = true;
129           }
130           else if (   tmp != thisThread
131                    && (*location).key.load(std::memory_order_relaxed) == posKey)
132               otherThread = true;
133        }
134     }
135
136     ~ThreadHolding() {
137        if (owning) // Free the marked location
138            (*location).thread.store(nullptr, std::memory_order_relaxed);
139     }
140
141     bool marked() { return otherThread; }
142
143     private:
144     Breadcrumb* location;
145     bool otherThread, owning;
146   };
147
148   template <NodeType NT>
149   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
150
151   template <NodeType NT>
152   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
153
154   Value value_to_tt(Value v, int ply);
155   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c);
156   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv);
157   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus);
158   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth);
159   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
160                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth);
161
162   // perft() is our utility to verify move generation. All the leaf nodes up
163   // to the given depth are generated and counted, and the sum is returned.
164   template<bool Root>
165   uint64_t perft(Position& pos, Depth depth) {
166
167     StateInfo st;
168     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
169
170     uint64_t cnt, nodes = 0;
171     const bool leaf = (depth == 2);
172
173     for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
174     {
175         if (Root && depth <= 1)
176             cnt = 1, nodes++;
177         else
178         {
179             pos.do_move(m, st);
180             cnt = leaf ? MoveList<LEGAL>(pos).size() : perft<false>(pos, depth - 1);
181             nodes += cnt;
182             pos.undo_move(m);
183         }
184         if (Root)
185             sync_cout << UCI::move(m, pos.is_chess960()) << ": " << cnt << sync_endl;
186     }
187     return nodes;
188   }
189
190 } // namespace
191
192
193 /// Search::init() is called at startup to initialize various lookup tables
194
195 void Search::init() {
196
197   for (int i = 1; i < MAX_MOVES; ++i)
198       Reductions[i] = int((21.3 + 2 * std::log(Threads.size())) * std::log(i + 0.25 * std::log(i)));
199 }
200
201
202 /// Search::clear() resets search state to its initial value
203
204 void Search::clear() {
205
206   Threads.main()->wait_for_search_finished();
207
208   Time.availableNodes = 0;
209   TT.clear();
210   Threads.clear();
211   Tablebases::init(Options["SyzygyPath"]); // Free mapped files
212 }
213
214
215 /// MainThread::search() is started when the program receives the UCI 'go'
216 /// command. It searches from the root position and outputs the "bestmove".
217
218 void MainThread::search() {
219
220   if (Limits.perft)
221   {
222       nodes = perft<true>(rootPos, Limits.perft);
223       sync_cout << "\nNodes searched: " << nodes << "\n" << sync_endl;
224       return;
225   }
226
227   Color us = rootPos.side_to_move();
228   Time.init(Limits, us, rootPos.game_ply());
229   TT.new_search();
230
231   Eval::NNUE::verify();
232
233   if (rootMoves.empty())
234   {
235       rootMoves.emplace_back(MOVE_NONE);
236       sync_cout << "info depth 0 score "
237                 << UCI::value(rootPos.checkers() ? -VALUE_MATE : VALUE_DRAW)
238                 << sync_endl;
239   }
240   else
241   {
242       Threads.start_searching(); // start non-main threads
243       Thread::search();          // main thread start searching
244   }
245
246   // When we reach the maximum depth, we can arrive here without a raise of
247   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
248   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
249   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
250   // until the GUI sends one of those commands.
251
252   while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
253   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
254
255   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
256   // "ponderhit" just reset Threads.ponder).
257   Threads.stop = true;
258
259   // Wait until all threads have finished
260   Threads.wait_for_search_finished();
261
262   // When playing in 'nodes as time' mode, subtract the searched nodes from
263   // the available ones before exiting.
264   if (Limits.npmsec)
265       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
266
267   Thread* bestThread = this;
268
269   if (   int(Options["MultiPV"]) == 1
270       && !Limits.depth
271       && !(Skill(Options["Skill Level"]).enabled() || int(Options["UCI_LimitStrength"]))
272       && rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
273       bestThread = Threads.get_best_thread();
274
275   bestPreviousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
276
277   // Send again PV info if we have a new best thread
278   if (bestThread != this)
279       sync_cout << UCI::pv(bestThread->rootPos, bestThread->completedDepth, -VALUE_INFINITE, VALUE_INFINITE) << sync_endl;
280
281   sync_cout << "bestmove " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[0], rootPos.is_chess960());
282
283   if (bestThread->rootMoves[0].pv.size() > 1 || bestThread->rootMoves[0].extract_ponder_from_tt(rootPos))
284       std::cout << " ponder " << UCI::move(bestThread->rootMoves[0].pv[1], rootPos.is_chess960());
285
286   std::cout << sync_endl;
287 }
288
289
290 /// Thread::search() is the main iterative deepening loop. It calls search()
291 /// repeatedly with increasing depth until the allocated thinking time has been
292 /// consumed, the user stops the search, or the maximum search depth is reached.
293
294 void Thread::search() {
295
296   // To allow access to (ss-7) up to (ss+2), the stack must be oversized.
297   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
298   // which accesses its argument at ss-6, also near the root.
299   // The latter is needed for statScores and killer initialization.
300   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
301   Move  pv[MAX_PLY+1];
302   Value bestValue, alpha, beta, delta;
303   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
304   Depth lastBestMoveDepth = 0;
305   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
306   double timeReduction = 1, totBestMoveChanges = 0;
307   Color us = rootPos.side_to_move();
308   int iterIdx = 0;
309
310   std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
311   for (int i = 7; i > 0; i--)
312       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
313
314   ss->pv = pv;
315
316   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
317   beta = VALUE_INFINITE;
318
319   if (mainThread)
320   {
321       if (mainThread->bestPreviousScore == VALUE_INFINITE)
322           for (int i = 0; i < 4; ++i)
323               mainThread->iterValue[i] = VALUE_ZERO;
324       else
325           for (int i = 0; i < 4; ++i)
326               mainThread->iterValue[i] = mainThread->bestPreviousScore;
327   }
328
329   std::copy(&lowPlyHistory[2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, &lowPlyHistory[0][0]);
330   std::fill(&lowPlyHistory[MAX_LPH - 2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, 0);
331
332   size_t multiPV = size_t(Options["MultiPV"]);
333
334   // Pick integer skill levels, but non-deterministically round up or down
335   // such that the average integer skill corresponds to the input floating point one.
336   // UCI_Elo is converted to a suitable fractional skill level, using anchoring
337   // to CCRL Elo (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo
338   // for match (TC 60+0.6) results spanning a wide range of k values.
339   PRNG rng(now());
340   double floatLevel = Options["UCI_LimitStrength"] ?
341                       std::clamp(std::pow((Options["UCI_Elo"] - 1346.6) / 143.4, 1 / 0.806), 0.0, 20.0) :
342                         double(Options["Skill Level"]);
343   int intLevel = int(floatLevel) +
344                  ((floatLevel - int(floatLevel)) * 1024 > rng.rand<unsigned>() % 1024  ? 1 : 0);
345   Skill skill(intLevel);
346
347   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
348   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
349   if (skill.enabled())
350       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
351
352   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
353   ttHitAverage = TtHitAverageWindow * TtHitAverageResolution / 2;
354
355   int ct = int(Options["Contempt"]) * PawnValueEg / 100; // From centipawns
356
357   // In analysis mode, adjust contempt in accordance with user preference
358   if (Limits.infinite || Options["UCI_AnalyseMode"])
359       ct =  Options["Analysis Contempt"] == "Off"  ? 0
360           : Options["Analysis Contempt"] == "Both" ? ct
361           : Options["Analysis Contempt"] == "White" && us == BLACK ? -ct
362           : Options["Analysis Contempt"] == "Black" && us == WHITE ? -ct
363           : ct;
364
365   // Evaluation score is from the white point of view
366   contempt = (us == WHITE ?  make_score(ct, ct / 2)
367                           : -make_score(ct, ct / 2));
368
369   int searchAgainCounter = 0;
370
371   // Iterative deepening loop until requested to stop or the target depth is reached
372   while (   ++rootDepth < MAX_PLY
373          && !Threads.stop
374          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth > Limits.depth))
375   {
376       // Age out PV variability metric
377       if (mainThread)
378           totBestMoveChanges /= 2;
379
380       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
381       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
382       for (RootMove& rm : rootMoves)
383           rm.previousScore = rm.score;
384
385       size_t pvFirst = 0;
386       pvLast = 0;
387
388       if (!Threads.increaseDepth)
389          searchAgainCounter++;
390
391       // MultiPV loop. We perform a full root search for each PV line
392       for (pvIdx = 0; pvIdx < multiPV && !Threads.stop; ++pvIdx)
393       {
394           if (pvIdx == pvLast)
395           {
396               pvFirst = pvLast;
397               for (pvLast++; pvLast < rootMoves.size(); pvLast++)
398                   if (rootMoves[pvLast].tbRank != rootMoves[pvFirst].tbRank)
399                       break;
400           }
401
402           // Reset UCI info selDepth for each depth and each PV line
403           selDepth = 0;
404
405           // Reset aspiration window starting size
406           if (rootDepth >= 4)
407           {
408               Value prev = rootMoves[pvIdx].previousScore;
409               delta = Value(17);
410               alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
411               beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
412
413               // Adjust contempt based on root move's previousScore (dynamic contempt)
414               int dct = ct + (113 - ct / 2) * prev / (abs(prev) + 147);
415
416               contempt = (us == WHITE ?  make_score(dct, dct / 2)
417                                       : -make_score(dct, dct / 2));
418           }
419
420           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
421           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
422           // high/low anymore.
423           failedHighCnt = 0;
424           while (true)
425           {
426               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - searchAgainCounter);
427               bestValue = Stockfish::search<PV>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
428
429               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
430               // is done with a stable algorithm because all the values but the
431               // first and eventually the new best one are set to -VALUE_INFINITE
432               // and we want to keep the same order for all the moves except the
433               // new PV that goes to the front. Note that in case of MultiPV
434               // search the already searched PV lines are preserved.
435               std::stable_sort(rootMoves.begin() + pvIdx, rootMoves.begin() + pvLast);
436
437               // If search has been stopped, we break immediately. Sorting is
438               // safe because RootMoves is still valid, although it refers to
439               // the previous iteration.
440               if (Threads.stop)
441                   break;
442
443               // When failing high/low give some update (without cluttering
444               // the UI) before a re-search.
445               if (   mainThread
446                   && multiPV == 1
447                   && (bestValue <= alpha || bestValue >= beta)
448                   && Time.elapsed() > 3000)
449                   sync_cout << UCI::pv(rootPos, rootDepth, alpha, beta) << sync_endl;
450
451               // In case of failing low/high increase aspiration window and
452               // re-search, otherwise exit the loop.
453               if (bestValue <= alpha)
454               {
455                   beta = (alpha + beta) / 2;
456                   alpha = std::max(bestValue - delta, -VALUE_INFINITE);
457
458                   failedHighCnt = 0;
459                   if (mainThread)
460                       mainThread->stopOnPonderhit = false;
461               }
462               else if (bestValue >= beta)
463               {
464                   beta = std::min(bestValue + delta, VALUE_INFINITE);
465                   ++failedHighCnt;
466               }
467               else
468                   break;
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 = std::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 + 2 * totBestMoveChanges / Threads.size();
524
525           double totalTime = Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability;
526
527           // Cap used time in case of a single legal move for a better viewer experience in tournaments
528           // yielding correct scores and sufficiently fast moves.
529           if (rootMoves.size() == 1)
530               totalTime = std::min(500.0, totalTime);
531
532           // Stop the search if we have exceeded the totalTime
533           if (Time.elapsed() > totalTime)
534           {
535               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
536               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
537               if (mainThread->ponder)
538                   mainThread->stopOnPonderhit = true;
539               else
540                   Threads.stop = true;
541           }
542           else if (   Threads.increaseDepth
543                    && !mainThread->ponder
544                    && Time.elapsed() > totalTime * 0.58)
545                    Threads.increaseDepth = false;
546           else
547                    Threads.increaseDepth = true;
548       }
549
550       mainThread->iterValue[iterIdx] = bestValue;
551       iterIdx = (iterIdx + 1) & 3;
552   }
553
554   if (!mainThread)
555       return;
556
557   mainThread->previousTimeReduction = timeReduction;
558
559   // If skill level is enabled, swap best PV line with the sub-optimal one
560   if (skill.enabled())
561       std::swap(rootMoves[0], *std::find(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
562                 skill.best ? skill.best : skill.pick_best(multiPV)));
563 }
564
565
566 namespace {
567
568   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
569
570   template <NodeType NT>
571   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
572
573     constexpr bool PvNode = NT == PV;
574     const bool rootNode = PvNode && ss->ply == 0;
575     const Depth maxNextDepth = rootNode ? depth : depth + 1;
576
577     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
578     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
579     if (   pos.rule50_count() >= 3
580         && alpha < VALUE_DRAW
581         && !rootNode
582         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
583     {
584         alpha = value_draw(pos.this_thread());
585         if (alpha >= beta)
586             return alpha;
587     }
588
589     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
590     if (depth <= 0)
591         return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
592
593     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
594     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
595     assert(0 < depth && depth < MAX_PLY);
596     assert(!(PvNode && cutNode));
597
598     Move pv[MAX_PLY+1], capturesSearched[32], quietsSearched[64];
599     StateInfo st;
600     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
601
602     TTEntry* tte;
603     Key posKey;
604     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
605     Depth extension, newDepth;
606     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue, probCutBeta;
607     bool formerPv, givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
608     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning,
609          ttCapture, singularQuietLMR;
610     Piece movedPiece;
611     int moveCount, captureCount, quietCount;
612
613     // Step 1. Initialize node
614     Thread* thisThread = pos.this_thread();
615     ss->inCheck = pos.checkers();
616     priorCapture = pos.captured_piece();
617     Color us = pos.side_to_move();
618     moveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
619     bestValue = -VALUE_INFINITE;
620     maxValue = VALUE_INFINITE;
621     ss->distanceFromPv = (PvNode ? 0 : ss->distanceFromPv);
622
623     // Check for the available remaining time
624     if (thisThread == Threads.main())
625         static_cast<MainThread*>(thisThread)->check_time();
626
627     // Used to send selDepth info to GUI (selDepth counts from 1, ply from 0)
628     if (PvNode && thisThread->selDepth < ss->ply + 1)
629         thisThread->selDepth = ss->ply + 1;
630
631     if (!rootNode)
632     {
633         // Step 2. Check for aborted search and immediate draw
634         if (   Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed)
635             || pos.is_draw(ss->ply)
636             || ss->ply >= MAX_PLY)
637             return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos)
638                                                         : value_draw(pos.this_thread());
639
640         // Step 3. Mate distance pruning. Even if we mate at the next move our score
641         // would be at best mate_in(ss->ply+1), but if alpha is already bigger because
642         // a shorter mate was found upward in the tree then there is no need to search
643         // because we will never beat the current alpha. Same logic but with reversed
644         // signs applies also in the opposite condition of being mated instead of giving
645         // mate. In this case return a fail-high score.
646         alpha = std::max(mated_in(ss->ply), alpha);
647         beta = std::min(mate_in(ss->ply+1), beta);
648         if (alpha >= beta)
649             return alpha;
650     }
651
652     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
653
654     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
655     (ss+1)->ttPv = false;
656     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
657     (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
658     Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
659
660     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
661     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
662     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
663     // statScore of the previous grandchild. This influences the reduction rules in
664     // LMR which are based on the statScore of parent position.
665     if (!rootNode)
666         (ss+2)->statScore = 0;
667
668     // Step 4. Transposition table lookup. We don't want the score of a partial
669     // search to overwrite a previous full search TT value, so we use a different
670     // position key in case of an excluded move.
671     excludedMove = ss->excludedMove;
672     posKey = excludedMove == MOVE_NONE ? pos.key() : pos.key() ^ make_key(excludedMove);
673     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
674     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
675     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
676             : ss->ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
677     if (!excludedMove)
678         ss->ttPv = PvNode || (ss->ttHit && tte->is_pv());
679     formerPv = ss->ttPv && !PvNode;
680
681     // Update low ply history for previous move if we are near root and position is or has been in PV
682     if (   ss->ttPv
683         && depth > 12
684         && ss->ply - 1 < MAX_LPH
685         && !priorCapture
686         && is_ok((ss-1)->currentMove))
687         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply - 1][from_to((ss-1)->currentMove)] << stat_bonus(depth - 5);
688
689     // thisThread->ttHitAverage can be used to approximate the running average of ttHit
690     thisThread->ttHitAverage =   (TtHitAverageWindow - 1) * thisThread->ttHitAverage / TtHitAverageWindow
691                                 + TtHitAverageResolution * ss->ttHit;
692
693     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
694     if (  !PvNode
695         && ss->ttHit
696         && tte->depth() >= depth
697         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
698         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
699                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
700     {
701         // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
702         if (ttMove)
703         {
704             if (ttValue >= beta)
705             {
706                 // Bonus for a quiet ttMove that fails high
707                 if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
708                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth), depth);
709
710                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply
711                 if ((ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
712                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
713             }
714             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
715             else if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
716             {
717                 int penalty = -stat_bonus(depth);
718                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
719                 update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(ttMove), to_sq(ttMove), penalty);
720             }
721         }
722
723         // Partial workaround for the graph history interaction problem
724         // For high rule50 counts don't produce transposition table cutoffs.
725         if (pos.rule50_count() < 90)
726             return ttValue;
727     }
728
729     // Step 5. Tablebases probe
730     if (!rootNode && TB::Cardinality)
731     {
732         int piecesCount = pos.count<ALL_PIECES>();
733
734         if (    piecesCount <= TB::Cardinality
735             && (piecesCount <  TB::Cardinality || depth >= TB::ProbeDepth)
736             &&  pos.rule50_count() == 0
737             && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
738         {
739             TB::ProbeState err;
740             TB::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(pos, &err);
741
742             // Force check of time on the next occasion
743             if (thisThread == Threads.main())
744                 static_cast<MainThread*>(thisThread)->callsCnt = 0;
745
746             if (err != TB::ProbeState::FAIL)
747             {
748                 thisThread->tbHits.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
749
750                 int drawScore = TB::UseRule50 ? 1 : 0;
751
752                 // use the range VALUE_MATE_IN_MAX_PLY to VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY to score
753                 value =  wdl < -drawScore ? VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + ss->ply + 1
754                        : wdl >  drawScore ? VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - ss->ply - 1
755                                           : VALUE_DRAW + 2 * wdl * drawScore;
756
757                 Bound b =  wdl < -drawScore ? BOUND_UPPER
758                          : wdl >  drawScore ? BOUND_LOWER : BOUND_EXACT;
759
760                 if (    b == BOUND_EXACT
761                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
762                 {
763                     tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ss->ttPv, b,
764                               std::min(MAX_PLY - 1, depth + 6),
765                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
766
767                     return value;
768                 }
769
770                 if (PvNode)
771                 {
772                     if (b == BOUND_LOWER)
773                         bestValue = value, alpha = std::max(alpha, bestValue);
774                     else
775                         maxValue = value;
776                 }
777             }
778         }
779     }
780
781     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
782
783     // Step 6. Static evaluation of the position
784     if (ss->inCheck)
785     {
786         // Skip early pruning when in check
787         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
788         improving = false;
789         goto moves_loop;
790     }
791     else if (ss->ttHit)
792     {
793         // Never assume anything about values stored in TT
794         ss->staticEval = eval = tte->eval();
795         if (eval == VALUE_NONE)
796             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
797
798         // Randomize draw evaluation
799         if (eval == VALUE_DRAW)
800             eval = value_draw(thisThread);
801
802         // Can ttValue be used as a better position evaluation?
803         if (    ttValue != VALUE_NONE
804             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
805             eval = ttValue;
806     }
807     else
808     {
809         // In case of null move search use previous static eval with a different sign
810         // and addition of two tempos
811         if ((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL)
812             ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
813         else
814             ss->staticEval = eval = -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
815
816         // Save static evaluation into transposition table
817         tte->save(posKey, VALUE_NONE, ss->ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
818     }
819
820     // Use static evaluation difference to improve quiet move ordering
821     if (is_ok((ss-1)->currentMove) && !(ss-1)->inCheck && !priorCapture)
822     {
823         int bonus = std::clamp(-depth * 4 * int((ss-1)->staticEval + ss->staticEval - 2 * Tempo), -1000, 1000);
824         thisThread->mainHistory[~us][from_to((ss-1)->currentMove)] << bonus;
825     }
826
827     // Set up improving flag that is used in various pruning heuristics
828     // We define position as improving if static evaluation of position is better
829     // Than the previous static evaluation at our turn
830     // In case of us being in check at our previous move we look at move prior to it
831     improving =  (ss-2)->staticEval == VALUE_NONE
832                ? ss->staticEval > (ss-4)->staticEval || (ss-4)->staticEval == VALUE_NONE
833                : ss->staticEval > (ss-2)->staticEval;
834
835     // Step 7. Futility pruning: child node (~50 Elo)
836     if (   !PvNode
837         &&  depth < 9
838         &&  eval - futility_margin(depth, improving) >= beta
839         &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN) // Do not return unproven wins
840         return eval;
841
842     // Step 8. Null move search with verification search (~40 Elo)
843     if (   !PvNode
844         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
845         && (ss-1)->statScore < 24185
846         &&  eval >= beta
847         &&  eval >= ss->staticEval
848         &&  ss->staticEval >= beta - 24 * depth - 34 * improving + 162 * ss->ttPv + 159
849         && !excludedMove
850         &&  pos.non_pawn_material(us)
851         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
852     {
853         assert(eval - beta >= 0);
854
855         // Null move dynamic reduction based on depth and value
856         Depth R = (1062 + 68 * depth) / 256 + std::min(int(eval - beta) / 190, 3);
857
858         ss->currentMove = MOVE_NULL;
859         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
860
861         pos.do_null_move(st);
862
863         Value nullValue = -search<NonPV>(pos, ss+1, -beta, -beta+1, depth-R, !cutNode);
864
865         pos.undo_null_move();
866
867         if (nullValue >= beta)
868         {
869             // Do not return unproven mate or TB scores
870             if (nullValue >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)
871                 nullValue = beta;
872
873             if (thisThread->nmpMinPly || (abs(beta) < VALUE_KNOWN_WIN && depth < 14))
874                 return nullValue;
875
876             assert(!thisThread->nmpMinPly); // Recursive verification is not allowed
877
878             // Do verification search at high depths, with null move pruning disabled
879             // for us, until ply exceeds nmpMinPly.
880             thisThread->nmpMinPly = ss->ply + 3 * (depth-R) / 4;
881             thisThread->nmpColor = us;
882
883             Value v = search<NonPV>(pos, ss, beta-1, beta, depth-R, false);
884
885             thisThread->nmpMinPly = 0;
886
887             if (v >= beta)
888                 return nullValue;
889         }
890     }
891
892     probCutBeta = beta + 209 - 44 * improving;
893
894     // Step 9. ProbCut (~10 Elo)
895     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
896     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
897     if (   !PvNode
898         &&  depth > 4
899         &&  abs(beta) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY
900         // if value from transposition table is lower than probCutBeta, don't attempt probCut
901         // there and in further interactions with transposition table cutoff depth is set to depth - 3
902         // because probCut search has depth set to depth - 4 but we also do a move before it
903         // so effective depth is equal to depth - 3
904         && !(   ss->ttHit
905              && tte->depth() >= depth - 3
906              && ttValue != VALUE_NONE
907              && ttValue < probCutBeta))
908     {
909         // if ttMove is a capture and value from transposition table is good enough produce probCut
910         // cutoff without digging into actual probCut search
911         if (   ss->ttHit
912             && tte->depth() >= depth - 3
913             && ttValue != VALUE_NONE
914             && ttValue >= probCutBeta
915             && ttMove
916             && pos.capture_or_promotion(ttMove))
917             return probCutBeta;
918
919         assert(probCutBeta < VALUE_INFINITE);
920         MovePicker mp(pos, ttMove, probCutBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
921         int probCutCount = 0;
922         bool ttPv = ss->ttPv;
923         ss->ttPv = false;
924
925         while (   (move = mp.next_move()) != MOVE_NONE
926                && probCutCount < 2 + 2 * cutNode)
927             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
928             {
929                 assert(pos.capture_or_promotion(move));
930                 assert(depth >= 5);
931
932                 captureOrPromotion = true;
933                 probCutCount++;
934
935                 ss->currentMove = move;
936                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
937                                                                           [captureOrPromotion]
938                                                                           [pos.moved_piece(move)]
939                                                                           [to_sq(move)];
940
941                 pos.do_move(move, st);
942
943                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
944                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1);
945
946                 // If the qsearch held, perform the regular search
947                 if (value >= probCutBeta)
948                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -probCutBeta, -probCutBeta+1, depth - 4, !cutNode);
949
950                 pos.undo_move(move);
951
952                 if (value >= probCutBeta)
953                 {
954                     // if transposition table doesn't have equal or more deep info write probCut data into it
955                     if ( !(ss->ttHit
956                        && tte->depth() >= depth - 3
957                        && ttValue != VALUE_NONE))
958                         tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ttPv,
959                             BOUND_LOWER,
960                             depth - 3, move, ss->staticEval);
961                     return value;
962                 }
963             }
964          ss->ttPv = ttPv;
965     }
966
967     // Step 10. If the position is not in TT, decrease depth by 2
968     if (   PvNode
969         && depth >= 6
970         && !ttMove)
971         depth -= 2;
972
973 moves_loop: // When in check, search starts from here
974
975     ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
976
977     // Step 11. A small Probcut idea, when we are in check
978     probCutBeta = beta + 400;
979     if (   ss->inCheck
980         && !PvNode
981         && depth >= 4
982         && ttCapture
983         && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
984         && tte->depth() >= depth - 3
985         && ttValue >= probCutBeta
986         && abs(ttValue) <= VALUE_KNOWN_WIN
987         && abs(beta) <= VALUE_KNOWN_WIN
988        )
989         return probCutBeta;
990
991
992     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
993                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
994                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
995
996     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
997
998     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
999                                       &thisThread->lowPlyHistory,
1000                                       &captureHistory,
1001                                       contHist,
1002                                       countermove,
1003                                       ss->killers,
1004                                       ss->ply);
1005
1006     value = bestValue;
1007     singularQuietLMR = moveCountPruning = false;
1008
1009     // Mark this node as being searched
1010     ThreadHolding th(thisThread, posKey, ss->ply);
1011
1012     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
1013     // or a beta cutoff occurs.
1014     while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
1015     {
1016       assert(is_ok(move));
1017
1018       if (move == excludedMove)
1019           continue;
1020
1021       // At root obey the "searchmoves" option and skip moves not listed in Root
1022       // Move List. As a consequence any illegal move is also skipped. In MultiPV
1023       // mode we also skip PV moves which have been already searched and those
1024       // of lower "TB rank" if we are in a TB root position.
1025       if (rootNode && !std::count(thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvIdx,
1026                                   thisThread->rootMoves.begin() + thisThread->pvLast, move))
1027           continue;
1028
1029       // Check for legality
1030       if (!rootNode && !pos.legal(move))
1031           continue;
1032
1033       ss->moveCount = ++moveCount;
1034
1035       if (rootNode && thisThread == Threads.main() && Time.elapsed() > 3000)
1036           sync_cout << "info depth " << depth
1037                     << " currmove " << UCI::move(move, pos.is_chess960())
1038                     << " currmovenumber " << moveCount + thisThread->pvIdx << sync_endl;
1039       if (PvNode)
1040           (ss+1)->pv = nullptr;
1041
1042       extension = 0;
1043       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1044       movedPiece = pos.moved_piece(move);
1045       givesCheck = pos.gives_check(move);
1046
1047       // Indicate PvNodes that will probably fail low if node was searched with non-PV search
1048       // at depth equal or greater to current depth and result of this search was far below alpha
1049       bool likelyFailLow =    PvNode
1050                            && ttMove
1051                            && (tte->bound() & BOUND_UPPER)
1052                            && ttValue < alpha + 200 + 100 * depth
1053                            && tte->depth() >= depth;
1054
1055       // Calculate new depth for this move
1056       newDepth = depth - 1;
1057
1058       // Step 13. Pruning at shallow depth (~200 Elo)
1059       if (  !rootNode
1060           && pos.non_pawn_material(us)
1061           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
1062       {
1063           // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold
1064           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
1065
1066           // Reduced depth of the next LMR search
1067           int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount), 0);
1068
1069           if (   captureOrPromotion
1070               || givesCheck)
1071           {
1072               // Capture history based pruning when the move doesn't give check
1073               if (   !givesCheck
1074                   && lmrDepth < 1
1075                   && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] < 0)
1076                   continue;
1077
1078               // SEE based pruning
1079               if (!pos.see_ge(move, Value(-218) * depth)) // (~25 Elo)
1080                   continue;
1081           }
1082           else
1083           {
1084               // Countermoves based pruning (~20 Elo)
1085               if (   lmrDepth < 4 + ((ss-1)->statScore > 0 || (ss-1)->moveCount == 1)
1086                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1087                   && (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1088                   continue;
1089
1090               // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
1091               if (   lmrDepth < 7
1092                   && !ss->inCheck
1093                   && ss->staticEval + 174 + 157 * lmrDepth <= alpha
1094                   &&  (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1095                     + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1096                     + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1097                     + (*contHist[5])[movedPiece][to_sq(move)] / 3 < 28255)
1098                   continue;
1099
1100               // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
1101               if (!pos.see_ge(move, Value(-(30 - std::min(lmrDepth, 18)) * lmrDepth * lmrDepth)))
1102                   continue;
1103           }
1104       }
1105
1106       // Step 14. Extensions (~75 Elo)
1107
1108       // Singular extension search (~70 Elo). If all moves but one fail low on a
1109       // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
1110       // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
1111       // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
1112       // result is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove.
1113       if (    depth >= 7
1114           &&  move == ttMove
1115           && !rootNode
1116           && !excludedMove // Avoid recursive singular search
1117        /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
1118           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
1119           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1120           &&  tte->depth() >= depth - 3)
1121       {
1122           Value singularBeta = ttValue - ((formerPv + 4) * depth) / 2;
1123           Depth singularDepth = (depth - 1 + 3 * formerPv) / 2;
1124           ss->excludedMove = move;
1125           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
1126           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1127
1128           if (value < singularBeta)
1129           {
1130               extension = 1;
1131               singularQuietLMR = !ttCapture;
1132           }
1133
1134           // Multi-cut pruning
1135           // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
1136           // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
1137           // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
1138           // a soft bound.
1139           else if (singularBeta >= beta)
1140               return singularBeta;
1141
1142           // If the eval of ttMove is greater than beta we try also if there is another
1143           // move that pushes it over beta, if so also produce a cutoff.
1144           else if (ttValue >= beta)
1145           {
1146               ss->excludedMove = move;
1147               value = search<NonPV>(pos, ss, beta - 1, beta, (depth + 3) / 2, cutNode);
1148               ss->excludedMove = MOVE_NONE;
1149
1150               if (value >= beta)
1151                   return beta;
1152           }
1153       }
1154
1155       // Check extension (~2 Elo)
1156       else if (    givesCheck
1157                && (pos.is_discovered_check_on_king(~us, move) || pos.see_ge(move)))
1158           extension = 1;
1159
1160       // Last captures extension
1161       else if (   PieceValue[EG][pos.captured_piece()] > PawnValueEg
1162                && pos.non_pawn_material() <= 2 * RookValueMg)
1163           extension = 1;
1164
1165       // Add extension to new depth
1166       newDepth += extension;
1167
1168       // Speculative prefetch as early as possible
1169       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1170
1171       // Update the current move (this must be done after singular extension search)
1172       ss->currentMove = move;
1173       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1174                                                                 [captureOrPromotion]
1175                                                                 [movedPiece]
1176                                                                 [to_sq(move)];
1177
1178       // Step 15. Make the move
1179       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1180
1181       (ss+1)->distanceFromPv = ss->distanceFromPv + moveCount - 1;
1182
1183       // Step 16. Late moves reduction / extension (LMR, ~200 Elo)
1184       // We use various heuristics for the sons of a node after the first son has
1185       // been searched. In general we would like to reduce them, but there are many
1186       // cases where we extend a son if it has good chances to be "interesting".
1187       if (    depth >= 3
1188           &&  moveCount > 1 + 2 * rootNode
1189           && (  !captureOrPromotion
1190               || moveCountPruning
1191               || ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] <= alpha
1192               || cutNode
1193               || (!PvNode && !formerPv && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.captured_piece())] < 3678)
1194               || thisThread->ttHitAverage < 432 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024))
1195       {
1196           Depth r = reduction(improving, depth, moveCount);
1197
1198           // Decrease reduction if the ttHit running average is large
1199           if (thisThread->ttHitAverage > 537 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024)
1200               r--;
1201
1202           // Increase reduction if other threads are searching this position
1203           if (th.marked())
1204               r++;
1205
1206           // Decrease reduction if position is or has been on the PV
1207           // and node is not likely to fail low. (~10 Elo)
1208           if (ss->ttPv && !likelyFailLow)
1209               r -= 2;
1210
1211           // Increase reduction at root and non-PV nodes when the best move does not change frequently
1212           if ((rootNode || !PvNode) && thisThread->rootDepth > 10 && thisThread->bestMoveChanges <= 2)
1213               r++;
1214
1215           // More reductions for late moves if position was not in previous PV
1216           if (moveCountPruning && !formerPv)
1217               r++;
1218
1219           // Decrease reduction if opponent's move count is high (~5 Elo)
1220           if ((ss-1)->moveCount > 13)
1221               r--;
1222
1223           // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~3 Elo)
1224           if (singularQuietLMR)
1225               r--;
1226
1227           if (captureOrPromotion)
1228           {
1229               // Unless giving check, this capture is likely bad
1230               if (   !givesCheck
1231                   && ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] + 210 * depth <= alpha)
1232                   r++;
1233           }
1234           else
1235           {
1236               // Increase reduction if ttMove is a capture (~5 Elo)
1237               if (ttCapture)
1238                   r++;
1239
1240               // Increase reduction at root if failing high
1241               r += rootNode ? thisThread->failedHighCnt * thisThread->failedHighCnt * moveCount / 512 : 0;
1242
1243               // Increase reduction for cut nodes (~10 Elo)
1244               if (cutNode)
1245                   r += 2;
1246
1247               // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
1248               // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
1249               // hence break make_move(). (~2 Elo)
1250               else if (    type_of(move) == NORMAL
1251                        && !pos.see_ge(reverse_move(move)))
1252                   r -= 2 + ss->ttPv - (type_of(movedPiece) == PAWN);
1253
1254               ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1255                              + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
1256                              + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
1257                              + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
1258                              - 4741;
1259
1260               // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score (~10 Elo)
1261               if (ss->statScore >= -89 && (ss-1)->statScore < -116)
1262                   r--;
1263
1264               else if ((ss-1)->statScore >= -112 && ss->statScore < -100)
1265                   r++;
1266
1267               // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
1268               // If we are not in check use statScore, but if we are in check we use
1269               // the sum of main history and first continuation history with an offset.
1270               if (ss->inCheck)
1271                   r -= (thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
1272                      + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] - 3833) / 16384;
1273               else
1274                   r -= ss->statScore / 14790;
1275           }
1276
1277           // In general we want to cap the LMR depth search at newDepth. But for nodes
1278           // close to the principal variation the cap is at (newDepth + 1), which will
1279           // allow these nodes to be searched deeper than the pv (up to 4 plies deeper).
1280           Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth + ((ss+1)->distanceFromPv <= 4));
1281
1282           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
1283
1284           // If the son is reduced and fails high it will be re-searched at full depth
1285           doFullDepthSearch = value > alpha && d < newDepth;
1286           didLMR = true;
1287       }
1288       else
1289       {
1290           doFullDepthSearch = !PvNode || moveCount > 1;
1291           didLMR = false;
1292       }
1293
1294       // Step 17. Full depth search when LMR is skipped or fails high
1295       if (doFullDepthSearch)
1296       {
1297           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, newDepth, !cutNode);
1298
1299           // If the move passed LMR update its stats
1300           if (didLMR && !captureOrPromotion)
1301           {
1302               int bonus = value > alpha ?  stat_bonus(newDepth)
1303                                         : -stat_bonus(newDepth);
1304
1305               update_continuation_histories(ss, movedPiece, to_sq(move), bonus);
1306           }
1307       }
1308
1309       // For PV nodes only, do a full PV search on the first move or after a fail
1310       // high (in the latter case search only if value < beta), otherwise let the
1311       // parent node fail low with value <= alpha and try another move.
1312       if (PvNode && (moveCount == 1 || (value > alpha && (rootNode || value < beta))))
1313       {
1314           (ss+1)->pv = pv;
1315           (ss+1)->pv[0] = MOVE_NONE;
1316
1317           value = -search<PV>(pos, ss+1, -beta, -alpha,
1318                               std::min(maxNextDepth, newDepth), false);
1319       }
1320
1321       // Step 18. Undo move
1322       pos.undo_move(move);
1323
1324       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1325
1326       // Step 19. Check for a new best move
1327       // Finished searching the move. If a stop occurred, the return value of
1328       // the search cannot be trusted, and we return immediately without
1329       // updating best move, PV and TT.
1330       if (Threads.stop.load(std::memory_order_relaxed))
1331           return VALUE_ZERO;
1332
1333       if (rootNode)
1334       {
1335           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
1336                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
1337
1338           // PV move or new best move?
1339           if (moveCount == 1 || value > alpha)
1340           {
1341               rm.score = value;
1342               rm.selDepth = thisThread->selDepth;
1343               rm.pv.resize(1);
1344
1345               assert((ss+1)->pv);
1346
1347               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
1348                   rm.pv.push_back(*m);
1349
1350               // We record how often the best move has been changed in each
1351               // iteration. This information is used for time management and LMR
1352               if (moveCount > 1)
1353                   ++thisThread->bestMoveChanges;
1354           }
1355           else
1356               // All other moves but the PV are set to the lowest value: this
1357               // is not a problem when sorting because the sort is stable and the
1358               // move position in the list is preserved - just the PV is pushed up.
1359               rm.score = -VALUE_INFINITE;
1360       }
1361
1362       if (value > bestValue)
1363       {
1364           bestValue = value;
1365
1366           if (value > alpha)
1367           {
1368               bestMove = move;
1369
1370               if (PvNode && !rootNode) // Update pv even in fail-high case
1371                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1372
1373               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
1374                   alpha = value;
1375               else
1376               {
1377                   assert(value >= beta); // Fail high
1378                   ss->statScore = 0;
1379                   break;
1380               }
1381           }
1382       }
1383
1384       // If the move is worse than some previously searched move, remember it to update its stats later
1385       if (move != bestMove)
1386       {
1387           if (captureOrPromotion && captureCount < 32)
1388               capturesSearched[captureCount++] = move;
1389
1390           else if (!captureOrPromotion && quietCount < 64)
1391               quietsSearched[quietCount++] = move;
1392       }
1393     }
1394
1395     // The following condition would detect a stop only after move loop has been
1396     // completed. But in this case bestValue is valid because we have fully
1397     // searched our subtree, and we can anyhow save the result in TT.
1398     /*
1399        if (Threads.stop)
1400         return VALUE_DRAW;
1401     */
1402
1403     // Step 20. Check for mate and stalemate
1404     // All legal moves have been searched and if there are no legal moves, it
1405     // must be a mate or a stalemate. If we are in a singular extension search then
1406     // return a fail low score.
1407
1408     assert(moveCount || !ss->inCheck || excludedMove || !MoveList<LEGAL>(pos).size());
1409
1410     if (!moveCount)
1411         bestValue = excludedMove ? alpha
1412                    :     ss->inCheck ? mated_in(ss->ply) : VALUE_DRAW;
1413
1414     // If there is a move which produces search value greater than alpha we update stats of searched moves
1415     else if (bestMove)
1416         update_all_stats(pos, ss, bestMove, bestValue, beta, prevSq,
1417                          quietsSearched, quietCount, capturesSearched, captureCount, depth);
1418
1419     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
1420     else if (   (depth >= 3 || PvNode)
1421              && !priorCapture)
1422         update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth));
1423
1424     if (PvNode)
1425         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
1426
1427     // If no good move is found and the previous position was ttPv, then the previous
1428     // opponent move is probably good and the new position is added to the search tree.
1429     if (bestValue <= alpha)
1430         ss->ttPv = ss->ttPv || ((ss-1)->ttPv && depth > 3);
1431     // Otherwise, a counter move has been found and if the position is the last leaf
1432     // in the search tree, remove the position from the search tree.
1433     else if (depth > 3)
1434         ss->ttPv = ss->ttPv && (ss+1)->ttPv;
1435
1436     // Write gathered information in transposition table
1437     if (!excludedMove && !(rootNode && thisThread->pvIdx))
1438         tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ss->ttPv,
1439                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1440                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1441                   depth, bestMove, ss->staticEval);
1442
1443     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1444
1445     return bestValue;
1446   }
1447
1448
1449   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
1450   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
1451   template <NodeType NT>
1452   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
1453
1454     constexpr bool PvNode = NT == PV;
1455
1456     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
1457     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
1458     assert(depth <= 0);
1459
1460     Move pv[MAX_PLY+1];
1461     StateInfo st;
1462     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
1463
1464     TTEntry* tte;
1465     Key posKey;
1466     Move ttMove, move, bestMove;
1467     Depth ttDepth;
1468     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
1469     bool pvHit, givesCheck, captureOrPromotion;
1470     int moveCount;
1471
1472     if (PvNode)
1473     {
1474         oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
1475         (ss+1)->pv = pv;
1476         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
1477     }
1478
1479     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1480     (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
1481     bestMove = MOVE_NONE;
1482     ss->inCheck = pos.checkers();
1483     moveCount = 0;
1484
1485     // Check for an immediate draw or maximum ply reached
1486     if (   pos.is_draw(ss->ply)
1487         || ss->ply >= MAX_PLY)
1488         return (ss->ply >= MAX_PLY && !ss->inCheck) ? evaluate(pos) : VALUE_DRAW;
1489
1490     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
1491
1492     // Decide whether or not to include checks: this fixes also the type of
1493     // TT entry depth that we are going to use. Note that in qsearch we use
1494     // only two types of depth in TT: DEPTH_QS_CHECKS or DEPTH_QS_NO_CHECKS.
1495     ttDepth = ss->inCheck || depth >= DEPTH_QS_CHECKS ? DEPTH_QS_CHECKS
1496                                                   : DEPTH_QS_NO_CHECKS;
1497     // Transposition table lookup
1498     posKey = pos.key();
1499     tte = TT.probe(posKey, ss->ttHit);
1500     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
1501     ttMove = ss->ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
1502     pvHit = ss->ttHit && tte->is_pv();
1503
1504     if (  !PvNode
1505         && ss->ttHit
1506         && tte->depth() >= ttDepth
1507         && ttValue != VALUE_NONE // Only in case of TT access race
1508         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
1509                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
1510         return ttValue;
1511
1512     // Evaluate the position statically
1513     if (ss->inCheck)
1514     {
1515         ss->staticEval = VALUE_NONE;
1516         bestValue = futilityBase = -VALUE_INFINITE;
1517     }
1518     else
1519     {
1520         if (ss->ttHit)
1521         {
1522             // Never assume anything about values stored in TT
1523             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
1524                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
1525
1526             // Can ttValue be used as a better position evaluation?
1527             if (    ttValue != VALUE_NONE
1528                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
1529                 bestValue = ttValue;
1530         }
1531         else
1532             // In case of null move search use previous static eval with a different sign
1533             // and addition of two tempos
1534             ss->staticEval = bestValue =
1535             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
1536                                              : -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
1537
1538         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
1539         if (bestValue >= beta)
1540         {
1541             // Save gathered info in transposition table
1542             if (!ss->ttHit)
1543                 tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), false, BOUND_LOWER,
1544                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
1545
1546             return bestValue;
1547         }
1548
1549         if (PvNode && bestValue > alpha)
1550             alpha = bestValue;
1551
1552         futilityBase = bestValue + 155;
1553     }
1554
1555     const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
1556                                           nullptr                   , (ss-4)->continuationHistory,
1557                                           nullptr                   , (ss-6)->continuationHistory };
1558
1559     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
1560     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
1561     // queen and checking knight promotions, and other checks(only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
1562     // will be generated.
1563     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
1564                                       &thisThread->captureHistory,
1565                                       contHist,
1566                                       to_sq((ss-1)->currentMove));
1567
1568     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
1569     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
1570     {
1571       assert(is_ok(move));
1572
1573       givesCheck = pos.gives_check(move);
1574       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
1575
1576       moveCount++;
1577
1578       // Futility pruning and moveCount pruning
1579       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1580           && !givesCheck
1581           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
1582           && !pos.advanced_pawn_push(move))
1583       {
1584
1585           if (moveCount > 2)
1586               continue;
1587
1588           futilityValue = futilityBase + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))];
1589
1590           if (futilityValue <= alpha)
1591           {
1592               bestValue = std::max(bestValue, futilityValue);
1593               continue;
1594           }
1595
1596           if (futilityBase <= alpha && !pos.see_ge(move, VALUE_ZERO + 1))
1597           {
1598               bestValue = std::max(bestValue, futilityBase);
1599               continue;
1600           }
1601       }
1602
1603       // Do not search moves with negative SEE values
1604       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1605           && !pos.see_ge(move))
1606           continue;
1607
1608       // Speculative prefetch as early as possible
1609       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
1610
1611       // Check for legality just before making the move
1612       if (!pos.legal(move))
1613       {
1614           moveCount--;
1615           continue;
1616       }
1617
1618       ss->currentMove = move;
1619       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
1620                                                                 [captureOrPromotion]
1621                                                                 [pos.moved_piece(move)]
1622                                                                 [to_sq(move)];
1623
1624       // CounterMove based pruning
1625       if (  !captureOrPromotion
1626           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
1627           && (*contHist[0])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
1628           && (*contHist[1])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
1629           continue;
1630
1631       // Make and search the move
1632       pos.do_move(move, st, givesCheck);
1633       value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
1634       pos.undo_move(move);
1635
1636       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
1637
1638       // Check for a new best move
1639       if (value > bestValue)
1640       {
1641           bestValue = value;
1642
1643           if (value > alpha)
1644           {
1645               bestMove = move;
1646
1647               if (PvNode) // Update pv even in fail-high case
1648                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
1649
1650               if (PvNode && value < beta) // Update alpha here!
1651                   alpha = value;
1652               else
1653                   break; // Fail high
1654           }
1655        }
1656     }
1657
1658     // All legal moves have been searched. A special case: if we're in check
1659     // and no legal moves were found, it is checkmate.
1660     if (ss->inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
1661     {
1662         assert(!MoveList<LEGAL>(pos).size());
1663
1664         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
1665     }
1666
1667     // Save gathered info in transposition table
1668     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
1669               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
1670               PvNode && bestValue > oldAlpha  ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
1671               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
1672
1673     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
1674
1675     return bestValue;
1676   }
1677
1678
1679   // value_to_tt() adjusts a mate or TB score from "plies to mate from the root" to
1680   // "plies to mate from the current position". Standard scores are unchanged.
1681   // The function is called before storing a value in the transposition table.
1682
1683   Value value_to_tt(Value v, int ply) {
1684
1685     assert(v != VALUE_NONE);
1686
1687     return  v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY  ? v + ply
1688           : v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY ? v - ply : v;
1689   }
1690
1691
1692   // value_from_tt() is the inverse of value_to_tt(): it adjusts a mate or TB score
1693   // from the transposition table (which refers to the plies to mate/be mated from
1694   // current position) to "plies to mate/be mated (TB win/loss) from the root". However,
1695   // for mate scores, to avoid potentially false mate scores related to the 50 moves rule
1696   // and the graph history interaction, we return an optimal TB score instead.
1697
1698   Value value_from_tt(Value v, int ply, int r50c) {
1699
1700     if (v == VALUE_NONE)
1701         return VALUE_NONE;
1702
1703     if (v >= VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY)  // TB win or better
1704     {
1705         if (v >= VALUE_MATE_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE - v > 99 - r50c)
1706             return VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1; // do not return a potentially false mate score
1707
1708         return v - ply;
1709     }
1710
1711     if (v <= VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY) // TB loss or worse
1712     {
1713         if (v <= VALUE_MATED_IN_MAX_PLY && VALUE_MATE + v > 99 - r50c)
1714             return VALUE_MATED_IN_MAX_PLY + 1; // do not return a potentially false mate score
1715
1716         return v + ply;
1717     }
1718
1719     return v;
1720   }
1721
1722
1723   // update_pv() adds current move and appends child pv[]
1724
1725   void update_pv(Move* pv, Move move, Move* childPv) {
1726
1727     for (*pv++ = move; childPv && *childPv != MOVE_NONE; )
1728         *pv++ = *childPv++;
1729     *pv = MOVE_NONE;
1730   }
1731
1732
1733   // update_all_stats() updates stats at the end of search() when a bestMove is found
1734
1735   void update_all_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move bestMove, Value bestValue, Value beta, Square prevSq,
1736                         Move* quietsSearched, int quietCount, Move* capturesSearched, int captureCount, Depth depth) {
1737
1738     int bonus1, bonus2;
1739     Color us = pos.side_to_move();
1740     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1741     CapturePieceToHistory& captureHistory = thisThread->captureHistory;
1742     Piece moved_piece = pos.moved_piece(bestMove);
1743     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
1744
1745     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
1746     bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1                                 // larger bonus
1747                                             : std::min(bonus1, stat_bonus(depth));   // smaller bonus
1748
1749     if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
1750     {
1751         // Increase stats for the best move in case it was a quiet move
1752         update_quiet_stats(pos, ss, bestMove, bonus2, depth);
1753
1754         // Decrease stats for all non-best quiet moves
1755         for (int i = 0; i < quietCount; ++i)
1756         {
1757             thisThread->mainHistory[us][from_to(quietsSearched[i])] << -bonus2;
1758             update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(quietsSearched[i]), to_sq(quietsSearched[i]), -bonus2);
1759         }
1760     }
1761     else
1762         // Increase stats for the best move in case it was a capture move
1763         captureHistory[moved_piece][to_sq(bestMove)][captured] << bonus1;
1764
1765     // Extra penalty for a quiet early move that was not a TT move or
1766     // main killer move in previous ply when it gets refuted.
1767     if (   ((ss-1)->moveCount == 1 + (ss-1)->ttHit || ((ss-1)->currentMove == (ss-1)->killers[0]))
1768         && !pos.captured_piece())
1769             update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -bonus1);
1770
1771     // Decrease stats for all non-best capture moves
1772     for (int i = 0; i < captureCount; ++i)
1773     {
1774         moved_piece = pos.moved_piece(capturesSearched[i]);
1775         captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(capturesSearched[i])));
1776         captureHistory[moved_piece][to_sq(capturesSearched[i])][captured] << -bonus1;
1777     }
1778   }
1779
1780
1781   // update_continuation_histories() updates histories of the move pairs formed
1782   // by moves at ply -1, -2, -4, and -6 with current move.
1783
1784   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
1785
1786     for (int i : {1, 2, 4, 6})
1787     {
1788         // Only update first 2 continuation histories if we are in check
1789         if (ss->inCheck && i > 2)
1790             break;
1791         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
1792             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
1793     }
1794   }
1795
1796
1797   // update_quiet_stats() updates move sorting heuristics
1798
1799   void update_quiet_stats(const Position& pos, Stack* ss, Move move, int bonus, int depth) {
1800
1801     // Update killers
1802     if (ss->killers[0] != move)
1803     {
1804         ss->killers[1] = ss->killers[0];
1805         ss->killers[0] = move;
1806     }
1807
1808     Color us = pos.side_to_move();
1809     Thread* thisThread = pos.this_thread();
1810     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
1811     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
1812
1813     // Penalty for reversed move in case of moved piece not being a pawn
1814     if (type_of(pos.moved_piece(move)) != PAWN)
1815         thisThread->mainHistory[us][from_to(reverse_move(move))] << -bonus;
1816
1817     // Update countermove history
1818     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
1819     {
1820         Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
1821         thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq] = move;
1822     }
1823
1824     // Update low ply history
1825     if (depth > 11 && ss->ply < MAX_LPH)
1826         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply][from_to(move)] << stat_bonus(depth - 7);
1827   }
1828
1829   // When playing with strength handicap, choose best move among a set of RootMoves
1830   // using a statistical rule dependent on 'level'. Idea by Heinz van Saanen.
1831
1832   Move Skill::pick_best(size_t multiPV) {
1833
1834     const RootMoves& rootMoves = Threads.main()->rootMoves;
1835     static PRNG rng(now()); // PRNG sequence should be non-deterministic
1836
1837     // RootMoves are already sorted by score in descending order
1838     Value topScore = rootMoves[0].score;
1839     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
1840     int weakness = 120 - 2 * level;
1841     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
1842
1843     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
1844     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
1845     // random. Then we choose the move with the resulting highest score.
1846     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1847     {
1848         // This is our magic formula
1849         int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
1850                     + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
1851
1852         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
1853         {
1854             maxScore = rootMoves[i].score + push;
1855             best = rootMoves[i].pv[0];
1856         }
1857     }
1858
1859     return best;
1860   }
1861
1862 } // namespace
1863
1864
1865 /// MainThread::check_time() is used to print debug info and, more importantly,
1866 /// to detect when we are out of available time and thus stop the search.
1867
1868 void MainThread::check_time() {
1869
1870   if (--callsCnt > 0)
1871       return;
1872
1873   // When using nodes, ensure checking rate is not lower than 0.1% of nodes
1874   callsCnt = Limits.nodes ? std::min(1024, int(Limits.nodes / 1024)) : 1024;
1875
1876   static TimePoint lastInfoTime = now();
1877
1878   TimePoint elapsed = Time.elapsed();
1879   TimePoint tick = Limits.startTime + elapsed;
1880
1881   if (tick - lastInfoTime >= 1000)
1882   {
1883       lastInfoTime = tick;
1884       dbg_print();
1885   }
1886
1887   // We should not stop pondering until told so by the GUI
1888   if (ponder)
1889       return;
1890
1891   if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
1892       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
1893       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
1894       Threads.stop = true;
1895 }
1896
1897
1898 /// UCI::pv() formats PV information according to the UCI protocol. UCI requires
1899 /// that all (if any) unsearched PV lines are sent using a previous search score.
1900
1901 string UCI::pv(const Position& pos, Depth depth, Value alpha, Value beta) {
1902
1903   std::stringstream ss;
1904   TimePoint elapsed = Time.elapsed() + 1;
1905   const RootMoves& rootMoves = pos.this_thread()->rootMoves;
1906   size_t pvIdx = pos.this_thread()->pvIdx;
1907   size_t multiPV = std::min((size_t)Options["MultiPV"], rootMoves.size());
1908   uint64_t nodesSearched = Threads.nodes_searched();
1909   uint64_t tbHits = Threads.tb_hits() + (TB::RootInTB ? rootMoves.size() : 0);
1910
1911   for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
1912   {
1913       bool updated = rootMoves[i].score != -VALUE_INFINITE;
1914
1915       if (depth == 1 && !updated && i > 0)
1916           continue;
1917
1918       Depth d = updated ? depth : std::max(1, depth - 1);
1919       Value v = updated ? rootMoves[i].score : rootMoves[i].previousScore;
1920
1921       if (v == -VALUE_INFINITE)
1922           v = VALUE_ZERO;
1923
1924       bool tb = TB::RootInTB && abs(v) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY;
1925       v = tb ? rootMoves[i].tbScore : v;
1926
1927       if (ss.rdbuf()->in_avail()) // Not at first line
1928           ss << "\n";
1929
1930       ss << "info"
1931          << " depth "    << d
1932          << " seldepth " << rootMoves[i].selDepth
1933          << " multipv "  << i + 1
1934          << " score "    << UCI::value(v);
1935
1936       if (Options["UCI_ShowWDL"])
1937           ss << UCI::wdl(v, pos.game_ply());
1938
1939       if (!tb && i == pvIdx)
1940           ss << (v >= beta ? " lowerbound" : v <= alpha ? " upperbound" : "");
1941
1942       ss << " nodes "    << nodesSearched
1943          << " nps "      << nodesSearched * 1000 / elapsed;
1944
1945       if (elapsed > 1000) // Earlier makes little sense
1946           ss << " hashfull " << TT.hashfull();
1947
1948       ss << " tbhits "   << tbHits
1949          << " time "     << elapsed
1950          << " pv";
1951
1952       for (Move m : rootMoves[i].pv)
1953           ss << " " << UCI::move(m, pos.is_chess960());
1954   }
1955
1956   return ss.str();
1957 }
1958
1959
1960 /// RootMove::extract_ponder_from_tt() is called in case we have no ponder move
1961 /// before exiting the search, for instance, in case we stop the search during a
1962 /// fail high at root. We try hard to have a ponder move to return to the GUI,
1963 /// otherwise in case of 'ponder on' we have nothing to think on.
1964
1965 bool RootMove::extract_ponder_from_tt(Position& pos) {
1966
1967     StateInfo st;
1968     ASSERT_ALIGNED(&st, Eval::NNUE::kCacheLineSize);
1969
1970     bool ttHit;
1971
1972     assert(pv.size() == 1);
1973
1974     if (pv[0] == MOVE_NONE)
1975         return false;
1976
1977     pos.do_move(pv[0], st);
1978     TTEntry* tte = TT.probe(pos.key(), ttHit);
1979
1980     if (ttHit)
1981     {
1982         Move m = tte->move(); // Local copy to be SMP safe
1983         if (MoveList<LEGAL>(pos).contains(m))
1984             pv.push_back(m);
1985     }
1986
1987     pos.undo_move(pv[0]);
1988     return pv.size() > 1;
1989 }
1990
1991 void Tablebases::rank_root_moves(Position& pos, Search::RootMoves& rootMoves) {
1992
1993     RootInTB = false;
1994     UseRule50 = bool(Options["Syzygy50MoveRule"]);
1995     ProbeDepth = int(Options["SyzygyProbeDepth"]);
1996     Cardinality = int(Options["SyzygyProbeLimit"]);
1997     bool dtz_available = true;
1998
1999     // Tables with fewer pieces than SyzygyProbeLimit are searched with
2000     // ProbeDepth == DEPTH_ZERO
2001     if (Cardinality > MaxCardinality)
2002     {
2003         Cardinality = MaxCardinality;
2004         ProbeDepth = 0;
2005     }
2006
2007     if (Cardinality >= popcount(pos.pieces()) && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
2008     {
2009         // Rank moves using DTZ tables
2010         RootInTB = root_probe(pos, rootMoves);
2011
2012         if (!RootInTB)
2013         {
2014             // DTZ tables are missing; try to rank moves using WDL tables
2015             dtz_available = false;
2016             RootInTB = root_probe_wdl(pos, rootMoves);
2017         }
2018     }
2019
2020     if (RootInTB)
2021     {
2022         // Sort moves according to TB rank
2023         std::stable_sort(rootMoves.begin(), rootMoves.end(),
2024                   [](const RootMove &a, const RootMove &b) { return a.tbRank > b.tbRank; } );
2025
2026         // Probe during search only if DTZ is not available and we are winning
2027         if (dtz_available || rootMoves[0].tbScore <= VALUE_DRAW)
2028             Cardinality = 0;
2029     }
2030     else
2031     {
2032         // Clean up if root_probe() and root_probe_wdl() have failed
2033         for (auto& m : rootMoves)
2034             m.tbRank = 0;
2035     }
2036 }
2037
2038 } // namespace Stockfish